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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberDE19648955 A1
Publication typeApplication
Application numberDE1996148955
Publication date28 May 1997
Filing date26 Nov 1996
Priority date27 Nov 1995
Also published asDE19648955B4, US6023077
Publication number1996148955, 96148955, DE 19648955 A1, DE 19648955A1, DE-A1-19648955, DE19648955 A1, DE19648955A1, DE1996148955, DE96148955
InventorsYasushi Iyechika, Yoshinobu Ono, Tomoyuki Takada, Katsumi Inui
ApplicantSumitomo Chemical Co
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: DPMA, Espacenet
III=V compound semiconductor device, e.g. blue light LED or laser diode
DE 19648955 A1
Abstract
The luminescent layer in a III-V compound semiconductor of general formula InxGayAlzN, with x, y, z values specified. The charge inspection layer in also a III-V compound semiconductor of similar formula and band spacing exceeding that of the luminescent layer which is located between and in contact with two charge injection layers. There is at least a three-part base layer between the luminescent layer and substrate, forming a III-V semiconductor of general formula of InuGavAlwN with specified u, v, w values. At least one part-layer of the base layer is sandwiched by two layers of InN mixed crystal ratio of specified doping.
Claims(13)  translated from German
1. III-V-Verbindungshalbleiter mit mindestens einer Leuchtschicht und einer Ladungsinjektionsschicht auf einem Substrat, wobei die Leuchtschicht ein III-V-Verbindungs halbleiter ist, der durch die allgemeine Formel In x Ga y Al z N (wobei gilt 0 < x 1, 0 y < 1, 0 z < 1 und x + y + z = dargestellt wird, wobei die Ladungsinjektionsschicht ein III- V-Verbindungshalbleiter ist, der durch die allgemeine Formel In x′ Ga y′ Al z′ N (wobei gilt: 0 x′ 1, 0 y′ 1, 0 z′ 1 und x′ + y′ + z′ = 1) dargestellt wird und einen Bandabstand hat, der größer ist als der der Leuchtschicht, wobei die Leuchtschicht zwischen zwei Ladungsinjektionsschichten ange ordnet ist, die in Kontakt mit ihnen sind, gekennzeichnet durch eine Grundschicht, die aus mindestens drei Schichten zwischen der Leuchtschicht und dem Substrat besteht, wobei je de Schicht, die die Grundschicht bildet, ein III-V-Ver bindungshalbleiter ist, der durch die allgemeine Formel In u Ga v Al w N (wobei gilt: 0 u 1, 0 v 1, 0 w 1 und u + v + w = 1) dargestellt wird, wobei mindestens eine Schicht in der Grundschicht zwischen zwei Schichten mit einem InN-Misch kristallverhältnis angeordnet ist, das kleiner ist als das der Schicht, die in Kontakt mit diesen ist, wobei das InN- Mischkristallverhältnis der Schicht, die zwischen den beiden Schichten mit einem kleineren Mischkristallverhältnis angeord net ist, um 0,05 oder darüber größer ist als das der Schicht, die mit der Schicht von der Substratseite in Kontakt ist, und wo bei mindestens eine Schicht zwischen der Schicht auf der Substratseite von den beiden Schichten mit einem kleineren InN-Mischkristallverhältnis und der Leuchtschicht mit einer n- Verunreinigung dotiert ist. 1. III-V compound semiconductor having at least a light emitting layer and a charge injection layer on a substrate, said luminescent layer comprising a III-V compound is semiconductors, which is considered by the general formula In x Ga y Al z N (where 0 <x 1, 0 y <1, 0 z <1 and x + y + z is = depicted, wherein the charge injection layer is a III-V compound semiconductor, the said valid by the general formula In x 'Ga y' Al z 'N (: 0 x '1, 0 y' 1, 0 z '1 and x' + y '+ z' = 1) is shown, and a band gap which is greater than that of the luminescent layer, said luminescent layer between two charge injection layers attached is arranged, which are in contact with them, characterized by a basic layer consisting of at least three layers between the phosphor layer and the substrate, wherein each de layer that forms the base layer, a III-V Ver compound semiconductor is represented by the general formula In u Ga v Al w N (where 0 u 1 0 v 1, 0 w 1 and u + v + w = 1) is shown, wherein at least one layer in the base layer between two layers having an InN mixed crystal ratio arranged is that is smaller than that of the layer which is in contact with these, wherein the InN mixed crystal ratio of the layer between the two layers with a smaller mixed crystal ratio angeord net to 0.05 or more greater than that of layer that is with the layer from the substrate side in contact, and where at least one doped layer between the layer on the substrate side of the two layers with a smaller InN mixed crystal ratio and the phosphor layer with an n-impurity.
2. Halbleiter nach Anspruch 1, wobei die Ladungsinjek tionsschicht auf der Substratseite von Ladungsinjektions schichten, zwischen denen die Leuchtschicht angeordnet ist, die in Kontakt mit ihr ist, auch als die Schicht auf der Leuchtschichtseite von den beiden Schichten mit einem kleine ren InN-Mischkristallverhältnis dient, zwischen denen die Schicht mit dem größeren InN-Mischkristallverhältnis, die in Kontakt mit ihr ist, in der Grundschicht angeordnet ist. 2. The semiconductor as recited in claim 1, wherein the Ladungsinjek tion layer layers on the substrate side of the charge injection, between which the luminescent layer is disposed which is in contact with it, as the layer on the luminescent layer side of the two layers with a small Ren InN mixed crystal ratio serves, between which the layer is disposed with the larger InN mixed crystal ratio, which is in contact with her in the base layer.
3. Halbleiter nach Anspruch 1 oder 2, wobei die n- Verunreinigung Si und/oder Ge ist und eine Konzentration der n-Verunreinigung nicht kleiner als 1 × 10¹⁷ cm -3 ist. 3. The semiconductor as recited in claim 1 or 2, wherein the n-impurity Si and / or Ge, and a concentration of the n-type impurity is not less than 1 × 10¹⁷ cm -3.
4. Halbleiter nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Dik ke der Schicht, die zwischen beiden Schichten mit einem klei neren InN-Mischkristallverhältnis in der Grundschicht angeord net ist, im Bereich von 5 bis 300 Å ist. 4. The semiconductor as recited in claim 1, 2 or 3, wherein the Dik, is in the range of 5 to 300 Å ke of the layer between the two layers with net angeord a clay neren InN mixed crystal ratio in the base layer.
5. Halbleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Grundschicht, die aus mindestens drei Schichten besteht, ein III-V-Verbindungshalbleiter ist, der durch Ziehen unter dem Druck im Bereich von 0,001 bis 0,8 Atmosphären nach einem organometallischen Dampfphasenepitaxieverfahren hergestellt wird. 5. The semiconductor as recited in any one of claims 1 to 4, wherein the base layer consists of at least three layers, a III-V compound semiconductor is manufactured by drawing of the under pressure in the range of 0.001 to 0.8 atmosphere by an organometallic vapor phase epitaxy will.
6. Halbleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mindestens eine Schicht in der Grundschicht zwischen zwei Schichten mit einem InN-Mischkristallverhältnis, das kleiner ist als das der Schicht, die in Kontakt mit ihr ist, angeord net ist; 6. The semiconductor as recited in any one of claims 1 to 5, wherein at least one layer in the base layer between the two layers with an InN mixed crystal ratio which is smaller than that of the layer which is in contact with it, is angeord net; wenn das InN-Mischkristallverhältnis der Schicht, die zwischen den beiden Schichten mit einem kleineren InN- Mischkristallverhältnis angeordnet ist, um 0,05 bis 0,3 größer ist als das einer Schicht, die mit der Schicht von der Substratseite in Kontakt ist, das Produkt aus einer Differenz des Mischkristallverhältnisses zwischen den Schichten und ei ner Dicke (Å) der Schicht, die zwischen den beiden Schichten mit einem kleineren InN-Mischkristallverhältnis angeordnet ist, nicht größer ist als 30; when the InN mixed crystal ratio of the layer which is disposed between the two layers with a smaller InN mixed crystal ratio to 0.05 to 0.3 greater than that of a layer to the layer from the substrate side in contact with the product from a difference of the mixed crystal ratio between the layers and egg ner thickness (Å) of the layer disposed between the two layers with a smaller InN mixed crystal ratio is not greater than 30; und wenn das InN-Misch kristallverhältnis der Schicht, die zwischen den beiden Schichten mit einem kleineren InN-Mischkristallverhältnis an geordnet ist, um 0,3 oder darüber größer ist als das der Schicht, die in Kontakt mit der Schicht von der Substratseite ist, die Dicke der Schicht, die zwischen den beiden Schichten mit einem kleineren InN-Mischkristallverhältnis angeordnet ist, nicht größer ist als 100 Å. and when the InN mixed crystal ratio of the layer which is arranged between the two layers with a smaller InN mixed crystal ratio of, 0.3 or above is greater than that of the layer which is in contact with the layer from the substrate side, the thickness of the layer which is disposed between the two layers with a smaller InN mixed crystal ratio is not greater than 100 Å.
7. Lichtemittierende Vorrichtung mit einem III-V- Verbindungshalbleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6. 7. A light emitting device comprising a III-V compound semiconductor according to any one of claims 1 to 6.
8. Lichtemittierende Vorrichtung mit einer solchen Struktur, bei der eine Grundschicht eines III-V-Verbindungs halbleiters, die durch die allgemeine Formel In a Ga b Al c N (wobei gilt: 0 a < 1, 0 < b < 1, 0,05 c < 1 und a + b + c = 1) dargestellt wird, eine Leuchtschicht eines III-V-Verbindungs halbleiters, die durch die allgemeine Formel In x Ga y Al z N (wobei gilt: 0 < x 1, 0 y < 1, 0 z < 1 und x + y + z = 1) dar gestellt wird und einen Bandabstand hat, der kleiner ist als der der Grundschicht, und eine Schutzschicht eines III-V- Verbindungshalbleiters, die durch die allgemeine Formel In a′ Ga b′ Al c′ N (wobei gilt: 0 a′ < 1, 0 < b′ 1, 0 c′ < 1 und a′ + b′ + c′ = 1) dargestellt wird und einen Bandabstand hat, der größer ist als der der Leuchtschicht, in dieser Rei henfolge aufeinandergeschichtet sind; 8. A light-emitting device having such a structure in which a base layer of a III-V compound semiconductor represented by the general formula In a Ga b Al c N (where 0 a <1, 0 <b <1, 0, 05 c <1 and a + b + c = 1) is displayed, a light-emitting layer of a III-V compound semiconductor, which is true by the general formula In x Ga y Al z N (where 0 <x 1, 0 y < 1, 0 z <1 and x + y + z = 1) is detected, and a band gap which is smaller than that of the base layer, and a protective layer of a III-V compound semiconductor represented by the general formula at A 'Ga b 'Al c' N (where 0 a '<1, 0 <b' 1, 0 c '<1 and a' + b '+ c' = 1) is shown, and a band gap which is greater than of the light-emitting layer, in this Rei quence are stacked; und eine Gitterkonstante der Leuchtschicht größer ist als die der Grundschicht und eine Druckbelastung auf die Leuchtschicht in der Verbindungsrich tung ausgeübt wird. and a lattice constant the light emitting layer is greater than that of the base layer and a pressure load on the luminescent layer in the connection direction is exerted Rich.
9. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine Konzentration eines n-Trägers der Grundschicht gemäß An spruch 8 im Bereich von 1 × 10¹⁶ cm -3 bis 1 × 10²² cm -3 liegt. 9. A light emitting device according to claim 8, wherein a concentration of an n-carrier of the base layer is located according to claim 8 in the range of 1 × 10¹⁶ cm -3 to 1 × 10²² cm -3.
10. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Schichtdicke der Leuchtschicht gemäß Anspruch 8 im Bereich von 5 bis 90 Å liegt. 10. A light emitting device according to claim 8 or 9, wherein the layer thickness of the luminescent layer according to claim 8 in the range of 5 to 90 Å.
11. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, wobei eine Konzentration von Si, Ge, Zn, Cd und Mg nicht größer ist als 1 × 10¹⁹ cm -3 . 11. A light emitting device according to claim 8, 9 or 10, wherein a concentration of Si, Ge, Zn, Cd and Mg is not more than 1 × 10¹⁹ cm -3.
12. Verfahren zur Herstellung der lichtemittierenden Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, mit dem Schritt: Ziehen der Schutzschicht nach Anspruch 8 bei der Temperatur von nicht über 1000°C. 12. The method for producing the light emitting device according to any one of claims 8 to 11, comprising the step of subjecting the protective layer according to claim 8 in the temperature not exceeding 1000 ° C.
13. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der An sprüche 8 bis 12, wobei eine Konzentration von Mg, die in der Schutzschicht nach Anspruch 8 enthalten ist, nicht größer ist als 1 × 10¹⁹ cm -3 . 13. A light emitting device according to any of claims to 8 to 12, wherein a concentration of Mg which is contained in the protective layer according to claim 8, is not greater than 1 × 10¹⁹ cm -3.
Description  translated from German

Die Erfindung betrifft einen III-V-Verbindungs halbleiter, der durch die allgemeine Formel In u Ga v Al w N (wobei gilt: u + v + w = 1, 0 u 1, 0 v 1 und 0 w 1) dar gestellt wird, und eine lichtemittierende Vorrichtung bzw. ein lichtemittierendes Bauelement, die bzw. das diesen verwendet. The invention relates to a semiconductor III-V compound, the (applies where: u + v + w = 1, 0 u 1, v 1 0 0 and w 1) by the general formula In u Ga v Al w N is found and a light emitting device and a light emitting device or vehicle use that.

Als Material für lichtemittierende Vorrichtungen, z. B. eine ultraviolettes oder blaues Licht emittierende Diode, eine Ultraviolett- oder Blaulaserdiode usw., ist ein III-V- Verbindungshalbleiter bekannt, der durch die allgemeine Formel In x Ga y Al z N (wobei gilt: x + y + z = 1, 0 < x 1, 0 y < 1 und 0 z < 1) dargestellt wird. As a material for light emitting devices, for. Example, an ultraviolet or blue light emitting diode, an ultraviolet or blue laser diode, etc., a III-V compound semiconductor is known, which is considered by the general formula In x Ga y Al z N (wherein : x + y + z = 1, 0 <x 1, 0 y is represented <1 and 0 z <1). Nachstehend werden x, y und z in dieser allgemeinen Formel mitunter als "InN-Mischkristall verhältnis", "GaN-Mischkristallverhältnis" bzw. "AlN-Misch kristallverhältnis" bezeichnet. Below y and z, x, sometimes referred to as "InN mixed crystal ratio" is used in this formula "GaN mixed crystal ratio" or "AlN crystal mixing ratio". III-V-Verbindungshalbleiter, die InN in einem Mischkristallverhältnis von nicht unter 10% enthalten sind, besonders wichtig für Anzeigeanwendungen, weil eine Lumineszenzwellenlänge im sichtbaren Bereich entsprechend dem InN-Mischkristallverhältnis eingestellt werden kann. III-V compound semiconductor, which are not included in an InN mixed crystal ratio of less than 10%, particularly important for display applications, because a luminescence wavelength in the visible region in accordance with the InN mixed crystal ratio can be adjusted.

Im übrigen war der Verbindungshalbleiter und die licht emittierenden Vorrichtung, die diesen verwendet, mit folgenden Problemen behaftet. For the rest, was of the compound semiconductor and the light-emitting device using this, the following problems.

Zunächst ist versucht worden, eine Schicht aus dem III- V-Verbindungshalbleiter auf verschiedenen Substraten (z. B. Saphir, GaAs, ZnO usw.) auszubilden. First, it has been attempted, a layer of the III-V compound semiconductor on various substrates (for. Example, sapphire, GaAs, ZnO, etc.) form. Ein Kristall mit ausrei chend hoher Qualität muß jedoch erst noch hergestellt werden, da die Gitterkonstanten und die chemischen Eigenschaften der Substrate sich von denen des Verbindungshalbleiters stark un terscheiden. However, a crystal with suffi accordingly high quality has yet to be made, since the lattice constants and the chemical properties of the substrates differ greatly from those of the un compound semiconductor. Deshalb ist versucht worden, zuerst einen GaN- Kristall zu ziehen, dessen Gitterkonstanten und chemische Ei genschaften denen des Verbindungshalbleiters äußerst ähnlich sind, und den Verbindungshalbleiter darauf zu ziehen, um einen ausgezeichneten Kristall herzustellen (japanisches Patent Ko koku Nr. 55-3 834). Therefore, attempts have been made to draw first a GaN crystal whose lattice constants and chemical egg characteristics to those of the compound semiconductor are very similar, and to draw the compound semiconductor on it to produce an excellent crystal (Japanese Patent Co koku no. 55-3834) , Es ist jüngst berichtet worden, daß eine hocheffektive lichtemittierende Vorrichtung realisiert werden kann, wenn die Dicke der Leuchtschicht so gesteuert wird, daß sie etwa 20 Å in einer lichtemittierenden Vorrichtung mit einem Halbleiter, der durch In x Ga y N (wobei gilt: x + y = 1, 0 < x < 1 und 0 < y < 1) dargestellt wird, als aktive Schicht aufweist (Japanese Journal of Applied Physics, 1955, Bd. 34 S. L797). It has been recently reported that a highly effective light-emitting device can be realized when the thickness of the phosphor layer is controlled to be about 20 Å in a light emitting apparatus having a semiconductor, which is true by In x Ga y N (where x + y = 1, 0 <x <1 and 0 <y <1) is represented, as an active layer having (Japanese Journal of Applied Physics, 1955, Vol. 34, pp L797). In diesem Fall ist jedoch auch berichtet worden, daß sich die Lichtausbeute verringert, wenn das InN-Mischkristallverhältnis der Leuchtschicht erhöht wird. In this case, however, has been also reported that the light yield decreases when the InN mixed crystal ratio of the luminescent layer is increased.

Zweitens hängt eine Gitterkonstante des III-V- Verbindungshalbleiters weitgehend vom InN-Mischkristall verhältnis ab, und die Gitterkonstante wird größer, wenn sich das InN-Mischkristallverhältnis erhöht. Second, a lattice constant of the III-V compound semiconductor largely depends on the InN mixed crystal ratio decreases and the lattice constant becomes larger when increasing the InN mixed crystal ratio. Deshalb weisen, selbst wenn versucht wird, einen III-V-Verbindungshalbleiter mit ei nem großen InN-Mischkristallverhältnis auf einem III-V- Verbindungshalbleiter zu ziehen, der kein In (z. B. GaN usw.) enthält, lediglich diejenigen mit einer ausreichend kleinen Schichtdicke gute Kristallinität auf. Therefore have, even if an attempt is made with egg nem large InN mixed crystal ratio to draw a III-V compound semiconductor on a III-V compound semiconductor containing no In (z. B. GaN, etc.), only those with a sufficiently small layer thickness on good crystallinity. Es ist jedoch bekannt, daß es schwierig ist, einen Kristall mit einer Gitterkonstan ten herzustellen, die sich weitgehend von der einer Grund schicht unterscheidet, und zwar wegen einer sogenannten Selbstregulierungswirkung des Mischkristallverhältnisses auf die Gitteranpassung, wenn die Schichtdicke klein ist. However, it is known that it is difficult to obtain a crystal with a Gitterkonstan th produce, largely from a base layer is different, because of a so-called self-regulating effect of solid-solution ratio on the lattice matching, when the layer thickness is small. Diese Tatsache zeigt also, daß es schwierig ist, eine dünne Schicht des Verbindungshalbleiters mit hohem InN- Mischkristallverhältnis auf der Halbleiterschicht, die kein In (z. B. GaN usw.) enthält, auszubilden. This fact indicates, therefore, that it is difficult to form a thin layer of the compound semiconductor with a high InN mixed crystal ratio of the semiconductor layer containing no In (z. B. GaN, etc.) form. Demzufolge war es schwierig, eine Wellenlänge der lichtemittierenden Vorrichtung durch Erhöhung des InN-Mischkristallverhältnisses zu verlän gern. Accordingly, it was difficult to Longer side a wavelength of the light emitting device by increasing the InN mixed crystal ratio like.

Andererseits wurde als Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Vorrichtung mit einer langen Lumineszen zwellenlänge unter Verwendung einer Leuchtschicht mit einem niedrigen InN-Mischkristallverhältnis ein Verfahren zur we sentlichen Verlängerung einer Lumineszenzwellenlänge durch Ausübung einer Zugspannung auf eine Leuchtschicht in einer li chtemittierenden Vorrichtung mit einer Supergitterstruktur, die einen III-V-Verbindungshalbleiter als die Leuchtschicht ver wendet, vorgeschlagen (EP-A-0 716 457). On the other hand, as a method for manufacturing a light emitting device with a long Lumineszen zwellenlänge using a light-emitting layer having a low InN mixed crystal ratio to a process for we sentlichen extension of a luminescence wavelength by exerting a tensile stress on a light emitting layer in a Li chtemittierenden device having a super lattice structure having a III-V compound semiconductor as the light emitting layer applies ver proposed (EP-A-0716457). Um die Zugspannung auf den Verbindungshalbleiter mit einer Gitterkonstanten, die grö ßer ist als die der Grundschicht, auszuüben, kann jedoch nicht vermieden werden, daß viele Fehlanpassungsversetzungen bzw. Gitterfehlstellen auf der Grenzfläche zwischen der Grund schicht und der Leuchtschicht entstehen, und dadurch konnte eine Verschlechterung der Kristallinität der Leuchtschicht nicht vermieden werden. In order on the compound semiconductor having a lattice constant which is temperature exceeding that of the base layer, exerting the tensile stress, however, can not be avoided that many misfit dislocations and lattice defects layer on the interface between the substrate and the luminescent layer arise, and thereby could deterioration the crystallinity of the luminescent layer can not be avoided. Der Begriff "Fehlanpassungs versetzung", der hier verwendet wird, bedeutet eine Verset zung, die auf der Grenzfläche zwischen beiden Schichten wegen der Differenz der Gitterkonstanten zwischen beiden aufeinan dergeschichteten Schichten ausgebildet ist. The term "misfit dislocation" used herein means an Verset support, which aufeinan on the interface between the two layers due to the difference of lattice constants between two dergeschichteten layers is formed.

Die erste Aufgabe der Erfindung ist es, einen III-V- Verbindungshalbleiter mit hoher Kristallinität und hoher Qua lität und eine lichtemittierende Vorrichtung, die diesen ver wendet und die eine hohe Lichtausbeute aufweist, bereitzustel len. The first object of the invention is to provide a III-V compound semiconductor with high crystallinity and high qua ity and a light emitting device which applies this ver and has a high light yield, bereitzustel sources.

Die zweite Aufgabe der Erfindung ist es, eine licht emittierende Vorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, die Ausbildung einer Fehlanpassungsversetzung auf der Grenz fläche der Leuchtschicht zu verhindern und Licht mit einer längeren Wellenlänge auf einfache Weise zu emittieren. The second object of the invention is to provide a light emitting device which is capable of the formation of a misfit dislocation at the interface of the light-emitting layer to prevent and to emit light with a longer wavelength in a simple manner.

Unter diesen Umständen haben die Erfinder der vorlie genden Anwendung intensive Studien durchgeführt. Under these circumstances, the inventors of the vorlie ing application have conducted extensive studies. Im Ergebnis ist festgestellt worden, daß durch Bereitstellung einer spezi fischen Grundschicht, die aus mindestens drei Schichten zwi schen der Leuchtschicht und dem Substrat besteht, die Kri stallinität der Schicht, die auf der Grundschicht gezogen wird, deutlich verbessert worden ist. As a result, it has been found that the luminous layer and the substrate by providing a specific fishing base layer's between at least three layers, the Kri stallinität of the layer which is grown on the base layer, has been significantly improved.

Es ist außerdem festgestellt worden, daß durch Steue rung des AlN-Mischkristallverhältnisses von mindestens einer Schicht zwischen der Leuchtschicht und dem Substrat, so daß dieses in einem spezifischen Bereich liegt, und durch Steue rung der Gitterkonstanten der Leuchtschicht, so daß diese ei nen Wert hat, der größer ist als der der Grundschicht, die Leuchtschicht mit einer Druckverformung in Kontakt mit der Grundschicht ausgebildet wird, wodurch die Ausbildung der Fehlanpassungsversetzung verhindert und die Lumineszenzwellen länge verlängert wird. It has also been found that by Actuation is the AlN mixed crystal ratio of at least one layer between the luminescent layer and the substrate, so that it is in a specific range, and by Actuation is the lattice constant of the light emitting layer so that responded to this egg NEN value which is greater than that of the base layer, the luminescent layer is formed with a compression set in contact with the base layer, whereby the formation of the misfit dislocation is prevented, and the Lumineszenzwellen extended length.

Das heißt, der erste Teil der Erfindung betrifft einen III-V-Verbindungshalbleiter (1) mit mindestens einer Leucht schicht und einer Ladungsinjektionsschicht auf einem Substrat, wobei die Leuchtschicht ein III-V-Verbindungshalbleiter ist, der durch die allgemeine Formel In x Ga y Al z N (wobei gilt: 0 < x 1, 0 y < 1, 0 z < 1 und x + y + z = 1) dargestellt wird, wobei die Ladungsinjektionsschicht ein III-V-Verbin dungshalbleiter ist, der durch die allgemeine Formel In x , Ga y , Al z , N (wobei gilt: 0 x′ 1, 0 y′ 1, 0 z′ 1 und x′ + y′ + z′ = 1) dargestellt wird und einen Bandabstand hat, der größer ist als der der Leuchtschicht, wobei die Leuchtschicht zwischen zwei Ladungsinjektionsschichten, die in Kontakt mit diesen sind, angeordnet ist, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er eine Grundschicht aus mindestens drei Schichten zwi schen der Leuchtschicht und dem Substrat aufweist, wobei jede Schicht, die die Grundschicht bildet, ein III-V-Verbindungs halbleiter ist, der durch die allgemeine Formel In u Ga v Al w N (wobei gilt: 0 u 1, 0 v 1, 0 w 1 und u + v + w = 1) dargestellt wird, wobei mindestens eine Schicht in der Grundschicht zwischen zwei Schichten mit einem InN- Mischkristallverhältnis angeordnet ist, das kleiner ist als das der Schicht, die in Kontakt mit ihnen ist, wobei das InN- Mischkristallverhältnis der Schicht, die zwischen den beiden Schichten mit dem kleineren InN-Mischkristallverhältnis ange ordnet sind, 0,05 oder darüber größer ist als das der Schicht, die in Kontakt mit der Schicht von der Substratseite ist, und wobei mindestens eine Schicht zwischen der Schicht auf der Substratseite von den beiden Schichten mit einem kleineren InN-Mischkristallverhältnis und der Leuchtschicht mit einer n- Verunreinigung dotiert ist. That is, the first part of the invention relates to a III-V compound semiconductor (1) layer having at least one light and a charge injection layer on a substrate, wherein the light emitting layer is a III-V compound semiconductor represented by the general formula In x Ga y Al z N (where 0 <x 1, 0 y <1, 0 z <1 and x + y + z = 1) is shown, wherein the charge injection layer is a III-V connec is making semiconductor represented by the general formula In x Ga y Al z N (wherein 0 x '1, 0 y' 1, 0 z '1 and x' + y '+ z' = 1) is shown, and a band gap which is larger than that of the luminescent layer, said luminescent layer between two charge injection layers, which are in contact with these, is arranged, which is characterized in that it's a base layer of at least three layers, between which the luminescent layer and the substrate, each layer containing the base layer forming a III-V compound semiconductor is represented by the general formula In u Ga v Al w N (where 0 u 1 0 v 1, 0 w 1 and u + v + w = 1) is represented wherein at least one layer in the base layer between two layers having an InN mixed crystal ratio is arranged, which is smaller than that of the layer which is in contact with them, wherein the InN mixed crystal ratio of the layer between the two layers smaller with the InN mixed crystal ratio are arranged is, 0.05 or more greater than that of the layer which is in contact with the layer from the substrate side, and wherein at least one layer between the layer on the substrate side of the two layers with a smaller InN mixed crystal ratio and the phosphor layer is doped with an n-contamination.

Die Erfindung betrifft auch eine lichtemittierende Vor richtung (2), die den oben beschriebenen III-V-Verbindungs halbleiter (1) verwendet. The invention also relates to a light emitting direction ago (2) using the III-V compound semiconductor (1) described above.

Der zweite Teil der Erfindung betrifft auch eine lich temittierende Vorrichtung mit einer Struktur, bei der eine Grundschicht eines III-V-Verbindungshalbleiters, die durch die allgemeine Formel In a Ga b Al c N (wobei gilt: 0 a < 1, 0 < b < 1, 0,05 c < 1 und a + b + c = 1) dargestellt wird, eine Leuchtschicht eines III-V-Verbindungshalbleiters, die durch die allgemeine Formel In x Ga y Al z N (wobei gilt: 0 < x 1, 0 y < 1, 0 z < 1 und x + y + z = 1) dargestellt wird und einen Bandabstand hat, der kleiner ist als der der Grundschicht, und eine Schutzschicht eines III-V-Verbindungshalbleiters, die durch die allgemeine Formel In a′ Ga b′ Al c′ N (wobei gilt: 0 < a′ < 1, 0 < b′ 1, 0 c′ < 1 und a′ + b′ + c′ = 1) dargestellt wird und einen Bandabstand hat, der größer ist als der der Leuchtschicht, in dieser Reihenfolge aufeinandergeschichtet sind; The second part of the invention also relates to a Lich temittierende device having a structure in which a base layer of a III-V compound semiconductor, which is true by the general formula In a Ga b Al c N (where: 0 a <1, 0 <b <1, 0.05 c <1 and a + b + c = 1) is displayed, a light-emitting layer of a III-V compound semiconductor, which is true by the general formula In x Ga y Al z N (where 0 <x 1 , 0 y <1, 0 z <1 and x + y + z = 1) is shown, and a band gap which is smaller than that of the base layer, and a protective layer of a III-V compound semiconductor represented by the general formula In a 'Ga b' Al c 'N (where 0 <a' <1, 0 <b '1, 0 c' <1 and a '+ b' + c '= 1) is shown, and a band gap, which is greater than that of the light-emitting layer are stacked in this order; und eine Gitterkonstante der Leuchtschicht größer ist als die der Grundschicht und eine Druckbelastung auf die Leuchtschicht in der Verbindungsrichtung ausgeübt wird. and a lattice constant the light emitting layer is greater than that of the base layer and a pressure load is applied to the light-emitting layer in the direction of connection.

Die Erfindung wird nachstehend ausführlich mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. The invention is described below in detail with reference to the accompanying drawings. Dabei zeigen: In the drawings:

Fig. 1 eine Schnittansicht, die eine erfindungsgemäße Ausführungsform des III-V-Verbindungshalbleiters darstellt; Fig. 1 is a sectional view illustrating an embodiment of the present invention the III-V compound semiconductor;

Fig. 2 eine Schnittansicht, die eine erfindungsgemäße Ausführungsform des III-V-Verbindungshalbleiters darstellt, der für die lichtemittierende Vorrichtung verwendet wird; Fig. 2 is a sectional view illustrating an embodiment of the present invention the III-V compound semiconductor that is used for the light emitting device;

Fig. 3 eine Schnittansicht, die die in Beispiel 1 aus geführte, erfindungsgemäße lichtemittierende Vorrichtung dar stellt; Fig. 3 is a sectional view, the light emitting device is guided in Example 1 from, according to the invention;

Fig. 4 eine Schnittansicht, die die in Beispiel 6 dar gestellte, erfindungsgemäße lichtemittierende Vorrichtung dar stellt. Fig. 4 is a sectional view which is asked in Example 6, light emitting device according to the invention is provides.

Zunächst wird der erste Teil der Erfindung beschrieben. The first part of the invention will be described.

Der erfindungsgemäße III-V-Verbindungshalbleiter weist eine Grundschicht und eine Supergitterstrukturschicht auf ei nem Substrat in dieser Reihenfolge auf. The invention III-V compound semiconductor has a base layer and a superlattice structure layer on egg NEM substrate in this order. Die Supergitterstruk turschicht ist die Schicht, in der eine Schicht (nachstehend mitunter als "Leuchtschicht" bezeichnet), die durch die allge meine Formel In x Ga y Al z N (wobei gilt: x + y + z = 1, 0 < x 1, 0 y < 1 und 0 z < 1) dargestellt wird, zwischen Schichten (nachstehend als "Ladungsinjektionsschicht" bezeichnet), die durch die allgemeine Formel In x′ Ga y′ Al z′ N (wobei gilt: 0 x′ 1, 0 y 1, 0 z′ 1 und x′ + y′ + z′ = 1) dargestellt werden und einen Bandabstand haben, der größer ist als der der Leuchtschicht, die in Kontakt mit diesen ist. The superlattice struc is turschicht the layer in which a layer (hereinafter sometimes referred to as a "phosphor layer") represented by the general mean formula In x Ga y Al z N (where x + y + z = 1, 0 <x 1 , 0 y <1 and 0 z <1) is represented, between layers (hereinafter referred to as "charge injection layer"), represented by the general formula In x 'Ga y' Al z 'N (wherein 0 x' 1, 0 y 1, 0 z '1 and x' + y '+ z' = 1) are shown and have a band gap which is greater than that of the luminescent layer which is in contact therewith. Es wird voraus gesetzt, daß x′, y′ und z′ in der allgemeinen Formel, die zwei Ladungsinjektionsschichten darstellt, gleich oder unterschied lich sind. It is anticipated set so that x ', y' and z 'in the general formula representing two charge injection layers, equal or different are Lich.

Die erfindungsgemäße Grundschicht besteht aus minde stens drei Schichten, und alle Schichten werden durch die all gemeine Formel In u Ga v Al w N (wobei gilt: 0 u 1, 0 v 1, 0 w 1 und u + v + w = 1) dargestellt. The base layer of the invention consists of minde least three layers, and all layers are by all common formula in u Ga v Al w N (where 0 and 1, 0 v 1 0 w 1 and u + v + w = 1) shown. Es wird vorausgesetzt, daß u, v und w in der allgemeinen Formel, die mindestens drei Schichten in der Grundschicht darstellt, gleich oder unter schiedlich sein können. It is assumed that u, v and w in the general formula representing at least three layers in the base layer, can be identical or under different.

In der erfindungsgemäßen Grundschicht ist mindestens eine Schicht in der Grundschicht zwischen zwei Schichten mit einem InN-Mischkristallverhältnis angeordnet, das kleiner ist als das dieser Schicht, die in Kontakt mit diesen ist. In the base layer according to the invention at least one layer in the base layer between the two layers is arranged at an InN mixed crystal ratio which is smaller than that of this layer that is in contact therewith.

Die Schicht, die zwischen den Schichten mit einem klei neren Mischkristallverhältnis in der erfindungsgemäßen Grund schicht angeordnet ist, wird mitunter als "verformte Schicht" bezeichnet. The layer which is sandwiched between the layers with a bran neren mixed crystal ratio in the basic invention is sometimes referred to as "deformed layer".

Wenn man die verformte Schicht mit der Schicht ver gleicht, die mit der verformten Schicht von der Substratseite in Kontakt ist, ist die Differenz des InN-Mischkristall verhältnisses zwischen der verformten Schicht und der Schicht, die mit der verformten Schicht von der Substratseite in Kon takt ist, nicht kleiner als 0,05, besonders bevorzugt nicht unter 0,1, am besten nicht unter 0,2. If one ver resembles the deformed layer having the layer with the deformed layer from the substrate side in contact, the difference in the InN mixed crystal ratio between the deformed layer and the layer, the clock having the deformed layer from the substrate side in Kon is not less than 0.05, more preferably not less than 0.1, preferably not less than 0.2. Wenn die Differenz des Mischkristallverhältnisses kleiner ist als 0,05, ist die er findungsgemäße Wirkung nicht ausreichend. If the difference of the mixed crystal ratio is less than 0.05, which he inventive effect is not sufficient.

Eine Dicke der verformten Schicht ist vorzugsweise nicht kleiner als 5 Å. A thickness of the deformed layer is preferably not less than 5 Å. Wenn die Dicke der verformten Schicht kleiner ist als 5 Å, ist die erfindungsgemäße Wirkung nicht ausreichend. When the thickness of the deformed layer is less than 5 Å, the effect of the invention is not sufficient.

Da die verformte Schicht eine Gitterverformung hat, entstehen mitunter Gitterdefekte, wenn die Dicke zu groß ist. Since the deformed layer having a lattice deformation, lattice defects sometimes arise when the thickness is too large. In diesem Fall verschlechtert sich schließlich die Kristalli nität der auf der verformten Schicht gezogenen Schicht, und dies wird nicht bevorzugt. In this case, eventually deteriorates the affinity of the crystalline solid on the deformed film layer, and this is not preferred. Der bevorzugte obere Grenzwert der Dicke der verformten Schicht hängt von einer Differenz des InN-Mischkristallverhältnisses zwischen der verformten Schicht und der vor der verformten Schicht gezogenen Schicht ab. The preferred upper limit of the thickness of the deformed layer depends on a difference of the InN mixed crystal ratio between the deformed layer and the solid layer in front of the deformed layer. Ins besondere ist die Dicke der verformten Schicht vorzugsweise nicht größer als 600 Å, wenn die Differenz des InN- Mischkristallverhältnisses 0,05 ist. In particular, the thickness of the deformed layer is preferably not more than 600 Å when the difference of the InN mixed crystal ratio is 0.05. Die Dicke der verformten Schicht ist vorzugsweise nicht größer als 100 Å, wenn die Dif ferenz des InN-Mischkristallverhältnisses 0,3 beträgt. The thickness of the deformed layer is preferably not more than 100 Å when the difference Dif of InN mixed crystal ratio of 0.3. Das heißt, das Produkt aus der Differenz des Mischkristallverhält nisses und der Dicke (Å) der verformten Schicht ist vorzugs weise nicht größer als 30, wenn die Differenz des InN- Mischkristallverhältnisses nicht größer ist als 0,3. That is, the product certi- ficate from the difference of the mixed crystal behaves and the thickness (a) of the deformed layer is preferential not greater than 30, when the difference of the InN mixed crystal ratio is not greater than 0.3. Die Dicke der verformten Schicht ist vorzugsweise nicht größer als 100 Å, wenn die Differenz des InN-Mischkristallverhältnisses 0,3 überschreitet. The thickness of the deformed layer is preferably not more than 100 Å when the difference of the InN mixed crystal ratio exceeds 0.3.

Obwohl die erfindungsgemäße Wirkung erreicht werden kann, wenn die Anzahl der verformten Schichten eins ist, kann die größere Wirkung mitunter dadurch erreicht werden, daß meh rere verformten Schichten verwendet werden. Although the effect of the invention can be achieved when the number of the deformed layers is one, the greater effect can sometimes be achieved by meh eral deformed layers are used. Beispiele für die Grundschicht sind eine Struktur aus (2m + 1) Schichten, die m Schichten mit einem größeren InN-Mischkristallverhältnis und (m + 1) Schichten mit einem kleineren InN-Mischkristall verhältnis aufweisen, die aufeinandergeschichtet sind. Examples of the base layer are a structure of (2m + 1) layers, the layers having a larger m InN mixed crystal ratio and (m + 1) layers with a smaller InN mixed crystal ratio which are stacked on each other. Außer dem ist m eine positive ganze Zahl, die nicht kleiner ist als 2. Except the m is a positive integer which is not less than 2.

In der Grundschicht der Schichtstruktur, die mehrere dieser verformten Schichten enthält, kann das InN- Mischkristallverhältnis, muß jedoch nicht nach und nach geän dert werden, während die Dicke jeder verformten Schicht auf rechterhalten wird. In the base layer of the layer structure containing a plurality of these deformed layers, the InN mixed crystal ratio, but need not be gradually hereby amended, while the thickness of each layer on the deformed maintained. Die Dicke der Schicht kann nach und nach geändert werden, wenn die Dicke die kritische Schichtdicke nicht überschreitet, während das InN-Mischkristallverhältnis jeder verformten Schicht aufrechterhalten wird. The thickness of the layer may be gradually changed, when the thickness does not exceed the critical film thickness, while the InN mixed crystal ratio of each layer is maintained deformed.

In den Schichten mit einem InN-Mischkristallverhältnis, das kleiner ist als das der verformten Schicht, kann das InN- Mischkristallverhältnis oder die Dicke der Schichten nach und nach geändert werden oder kann so bleiben, wie es bzw. sie ist. In the layers with an InN mixed crystal ratio that is less than that of the deformed layer, the InN mixed crystal ratio or the thickness of the layers can be changed gradually or can remain as it or she is.

Die Kristallinität einer auf der Grundschicht gezogenen Schicht, kann deutlich verbessert werden, indem diese Grund schicht mit der verformten Schicht zwischen der Leuchtschicht und dem Substrat bereitgestellt wird. The crystallinity of a solid layer on the base layer can be improved significantly by this layer with the base is deformed layer between the luminescent layer and the substrate provided. Obwohl diese Wirkung auch erkannt wird, wenn der Verbindungshalbleiter bei einem atmosphärischen Druck unter Verwendung eines organometalli schen Dampfphasenepitaxieverfahrens, das später beschrieben wird, gezogen wird, wird diese Wirkung deutlich, wenn das Wachstum unter einem verringerten Druck erfolgt. Although this effect is also detected if the compound semiconductor is at an atmospheric pressure using a organometalli Dampfphasenepitaxieverfahrens rule that is described later, is pulled, this effect becomes apparent when the growth is carried out under a reduced pressure.

Die Kristallinität kann durch die Dichte der Ätzgruben erkannt werden, die auf der Oberfläche des Verbindungshalblei ters, der mit einer erwärmten Mischsäure aus Phosphorsäure und Schwefelsäure behandelt worden ist, ausgebildet sind. The crystallinity can be detected by the density of the etch pits which are on the surface of Verbindungshalblei ester that has been treated with a warmed mixed acid of phosphoric acid and sulfuric acid are formed. Es gibt Überlegungen, daß die Grundschicht die Übertragung von Verset zungen verhindert, die im Verbindungshalbleiterkristall vor handen sind, weil die Wirkung der Grundschicht als eine Ver ringerung der Ätzgrubendichte erscheint. There are considerations that the base layer prevents the transfer of Verset tions that are in the compound semiconductor crystal before present, because the effect of the base layer as a reduction in the etch pit density appears Ver.

Ferner ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schicht zwischen der Schicht auf der Substratseite von den beiden Schichten mit einem kleineren InN-Mischkristallverhältnis und der Leuchtschicht mit einer n- Verunreinigung dotiert ist. Furthermore, the invention is characterized in that at least one layer between the layer on the substrate side of the two layers with a smaller InN mixed crystal ratio and the luminous layer is doped with an n-impurity. Spezifische Beispiele dafür sind solche, wo die verformte Schicht oder die auf der verformten Schicht gezogenen Schicht mit einem kleineren InN-Misch kristallverhältnis mit einer n-Verunreinigung dotiert ist. Specific examples thereof are those where the deformed layer or solid layer at the deformed layer is doped with a smaller InN mixed crystal ratio with an n-type impurity.

Unter Verwendung der oben beschriebenen Struktur kann vermieden werden, daß sich injizierte Träger in der verformten Schicht rekombinieren und daß die Rekombinationseffizienz in der Leuchtschicht auch dann herabgesetzt wird, wenn der Bandabstand der verformten Schicht kleiner wird als der der mit der verformten Schicht zu verbindenden Schicht, da das InN-Mischkristallverhältnis der verformten Schicht größer ist als das der mit der verformten Schicht zu verbindenden Schicht. Using the structure described above can be avoided that injected carriers recombine in the deformed layer and that the recombination efficiency is also reduced in the luminescent layer when the band gap of the deformed layer is smaller than that of the to be connected with the deformed layer layer, since the InN mixed crystal ratio of the deformed layer is greater than that of the layer to be joined with the deformed layer.

Eine bevorzugte Konzentration von Trägern in der n dotierten Schicht ist nicht kleiner als 1 × 10¹⁷ cm -3 , vor zugsweise nicht kleiner als 1 × 10¹⁸ cm -3 . A preferred concentration of carriers in the n-doped layer is not less than 1 × 10¹⁷ cm -3, preferably in front of not less than 1 × 10¹⁸ cm -3.

Eine Ausführungsform der Struktur des erfindungsgemäßen III-V-Verbindungshalbleiters ist in Fig. 1 dargestellt. An embodiment of the structure of the III-V compound semiconductor according to the invention is shown in Fig. 1. Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform ist die, bei der eine Grundschicht aus einer verformten Schicht 2 , einer n-Schicht 1 und einer n-Schicht 3 , eine Schicht mit einer Supergitter struktur, bei der zwischen zwei Ladungsinjektionsschichten 4 , 6 eine Leuchtschicht 5 angeordnet ist, die in Kontakt mit ihr ist, und eine p-Schicht 7 in dieser Reihenfolge aufeinanderge schichtet sind. The embodiment shown in Fig. 1 is that in which a base layer of a strained layer 2, an n-layer 1 and an n-type layer 3, a layer having a superlattice structure in which between two charge injection layers 4, 6 a light-emitting layer 5 is placed in contact with her, and a p-layer are laminated in this order aufeinanderge 7.

Ein Strom wird dadurch injiziert, daß eine n-Elektrode auf der n-Schicht 1 oder der n-Schicht 3 bereitgestellt wird, eine p-Elektrode auf der p-Schicht 7 bereitgestellt wird und anschließend eine Spannung in Vorwärtsrichtung angelegt wird, wodurch eine Emission aus der Leuchtschicht 5 und der erfin dungsgemäßen lichtemittierenden Vorrichtung hervorgerufen wird. A current is thereby injected, that an n-electrode on the n-type layer 1 and the n-type layer 3 is provided, a p-electrode is provided on the p-layer 7 and then a voltage is applied in forward direction, whereby an emission is produced from the light-emitting layer 5 and the inventions to the invention the light emitting device.

Wenn die Konzentration von n-Trägern in der Ladungsin jektionsschicht 4 ausreichend hoch ist, kann die n-Elektrode auf der Ladungsinjektionsschicht 4 ausgebildet werden. When the concentration of n-carriers in the Ladungsin jektionsschicht 4 is sufficiently high, the n-electrode may be formed on the charge injection layer 4.

Wenn der Bandabstand der n-Schicht 3 größer ist als der der Leuchtschicht, kann die n-Schicht 3 auch als die Ladungs injektionsschicht dienen, ohne daß sich die n-Schicht 3 von der Ladungsinjektionsschicht 4 als eine andere Schicht unter scheidet, und die Ladungsinjektionsschicht 4 muß nicht gezogen werden. If the band gap of the n-type layer 3 is greater than that of the luminescent layer, the n-type layer 3 can serve injection layer as the charge, without the n-type layer 3 as a different layer with deposits of the charge injection layer 4 and the charge injection layer 4 need not be drawn.

Wenn die Konzentration der p-Träger in der Ladungsin jektionsschicht 6 ausreichend hoch ist, kann eine Elektrode auf der Ladungsinjektionsschicht 6 ausgebildet werden. If the concentration of the p-carrier jektionsschicht in the Ladungsin 6 is sufficiently high, an electrode may be formed on the charge injection layer 6. In die sem Fall braucht die p-Schicht 7 nicht ausgebildet zu werden. In the case, the p-layer 7 does not need to be formed.

Wenn die Ladungsinjektionsschicht 4 oder die Ladungsin jektionsschicht 6 mit einer hohen Konzentration dotiert ist, wird die Kristallinität dieser Schichten mitunter schlechter. When the charge injection layer 4 or the Ladungsin jektionsschicht 6 is doped with a high concentration, the crystallinity of these layers is sometimes worse. In diesem Fall werden die Leuchtcharakteristik oder die elek trische Charakteristik schlechter, und dies wird nicht bevor zugt. In this case, the luminance characteristic or elec trical characteristics are worse, and this is not given to before. In diesem Fall muß die Konzentration der Störstellen in der Ladungsinjektionsschicht 4 oder der Ladungsinjektions schicht 6 verringert werden. In this case, the concentration of impurities in the charge injection layer 4 or the charge injection layer 6 needs to be reduced. Der Konzentrationsbereich, in dem die Kristallinität nicht schlechter wird, ist vorzugsweise nicht größer als 1 × 10¹⁸ cm -3 besonders bevorzugt nicht größer als 1 × 10¹⁷ cm -3 . The concentration range in which the crystallinity does not deteriorate, 10¹⁸ cm -3 is preferably not greater than 1 × particularly preferably not greater than 1 × 10¹⁷ cm -3.

Im übrigen ist bekannt, daß die mit einer vergleichs weise hohen Qualität auf einfache Weise hergestellt für den Verbindungshalbleiter, der kein In enthält, unter Verwendung einer richtigen Pufferschicht werden können, im Vergleich zu dem Verbindungshalbleiter mit In. Moreover, it is known that, can be produced using a proper buffer layer having a comparatively high quality produced in a simple manner for the compound semiconductor, containing no In, as compared to the compound semiconductor with In. Deshalb werden der Ladungs injektionsträger und die Leuchtschicht vorzugsweise auf der Schicht ohne In auf dem Substrat gezogen. Therefore, the charge injection will support and the phosphor layer is preferably grown on the In layer without on the substrate. Wenn die Schicht mit In als Ladungsinjektionsschicht verwendet wird, entstehen mit unter Gitterdefekte in der Ladungsinjektionsschicht, und zwar aufgrund einer Gitterfehlanpassung zwischen der Ladungsinjek tionsschicht und der Schicht ohne In, die vorher auf dem Substrat gezogen worden ist. When the layer with In is used as the charge injection layer, arise with under lattice defects in the charge injection layer, namely tion layer and the layer without Add, which has previously been drawn on the substrate due to lattice mismatching between the Ladungsinjek. In diesem Fall kann die Ausbil dung von Gitterdefekten in der Ladungsinjektionsschicht ver hindert werden, indem die erfindungsgemäße Grundschicht zwi schen der Schicht ohne In, die vorher gezogen worden ist, und der Ladungsinjektionsschicht angeordnet wird. In this case, the formation of lattice defects Ausbil in the charge injection layer ver be prevented by using the base layer according to the invention the inter mediate layer without in which has been drawn in advance, and the charge injection layer is disposed.

Als nächstes wird die Leuchtschicht beschrieben. The light-emitting layer will be described next.

Da die Gitterkonstante des III-V-Verbindungshalbleiters in Abhängigkeit vom Mischkristallverhältnis stark variiert, wird die Dicke der Leuchtschicht vorzugsweise entsprechend dem Betrag der Verformung, die durch die Gitterfehlanpassung ent steht, verringert, wenn eine große Differenz der Gitterkon stante zwischen der Leuchtschicht und der Ladungsinjektions schicht des III-V-Verbindungshalbleiters besteht. Since the lattice constant of the III-V compound semiconductor varies greatly depending on the mixed crystal ratio, the thickness of the luminescent layer is preferably in accordance with the amount of deformation, the ENT is by the lattice mismatch is reduced, when a large difference in the Gitterkon constant between the luminescent layer and the charge injection layer of the III-V compound semiconductor is made.

Der bevorzugte Bereich der Dicke der Leuchtschicht hängt vom Betrag der Verformung ab. The preferred range of the thickness of the phosphor layer depends on the amount of deformation. Wenn die Leuchtschicht mit dem InN-Mischkristallverhältnis, das nicht kleiner als 10% ist, auf der Schicht, die durch Ga a Al b N (wobei gilt: a + b = 1, 0 a 1 und 0 b 1) als Ladungsinjektionsschicht dar gestellt wird, als die Ladungsinjektionsschicht angeordnet wird, liegt die bevorzugte Dicke der Leuchtschicht im Bereich von 5 bis 90 Å. When the luminescent layer on the layer formed by Ga a Al b N (where: a + b = 1, 0 a 1 and 0 b 1) with the InN mixed crystal ratio which is not less than 10% provided as a charge injection layer is is referred to as the charge injection layer is placed, the preferred thickness of the luminescent layer is in the range from 5 to 90 Å. Wenn die Dicke der Leuchtschicht kleiner ist als 5 Å, wird die Lichtausbeute unzureichend. When the thickness of the luminescent layer is smaller than 5 Å, the light output is insufficient. Wenn anderer seits die Dicke größer ist als 90 Å, entstehen Gitterdefekte, und die Lichtausbeute ist ebenfalls unzureichend. On the other hand, the thickness is greater than 90 Å, lattice defects occur, and the luminous efficiency is also insufficient.

Da in die Leuchtschicht Ladungen in hoher Dichte inji ziert werden können, indem die Dicke der Leuchtschicht verrin gert wird, kann die Lichtausbeute verbessert werden. As in the luminescent layer charges in high density inji can be financed by the thickness of the phosphor layer is verrin siege, the luminous efficiency can be improved. Deshalb wird die Dicke der Leuchtschicht vorzugsweise so gesteuert, daß sie auch dann in dem gleichen Bereich liegt wie der Be reich der oben beschriebenen Ausführungsform, wenn die Diffe renz der Gitterkonstante kleiner ist als die in der oben be schriebenen Ausführungsform. Therefore, the thickness of the phosphor layer is preferably controlled to be even in the same range as the loading area of the embodiment described above, when the dif ference of the lattice constant is smaller than that in the above-described embodiment be.

Wenn die Leuchtschicht Al enthält, werden Störstellen, z. B. Sauerstoff, leicht aufgenommen, und die Lichtausbeute wird mitunter herabgesetzt. If the luminescent layer contains Al, are impurities, such. As oxygen, easily absorbed, and the light yield is sometimes reduced. In diesem Fall können solche Schichten, die durch die allgemeine Formel In x Ga y N (wobei gilt: x + y = 1, 0 < x 1 und 0 y < 1) dargestellt werden und kein Al enthalten, als die Leuchtschicht verwendet werden. (X + y = 1, 0 <x 1 and 0 y <1, where applicable) are presented and do not contain Al, as the light-emitting layer may be used in this case, such layers, represented by the general formula In x Ga y N can.

Eine Differenz des Bandabstands zwischen der Ladungsin jektionsschicht und der Leuchtschicht ist vorzugsweise nicht kleiner als 0,1 eV. A difference in band gap between the Ladungsin jektionsschicht and the luminescent layer is preferably not less than 0.1 eV. Wenn die Differenz des Bandabstands zwi schen der Ladungsinjektionsschicht und der Leuchtschicht klei ner ist als 0,1 eV, ist die Injektion von Trägern in die Leuchtschicht nicht ausreichend, und die Lichtausbeute wird herabgesetzt. If the difference of the band gap between the charge injection layer's and the luminescent layer is able to dress ner than 0.1 eV, the injection of carriers into the light emitting layer is not sufficient and the luminous efficiency is lowered. Besonders bevorzugt ist sie kleiner als 0,3 eV. Particularly preferably it is less than 0.3 eV. Wenn andererseits der Bandabstand der Ladungsinjektionsschicht 5 eV überschreitet, wird die für die Ladungsinjektion erfor derliche Spannung hoch, und dadurch ist der Bandabstand der Ladungsinjektionsschicht vorzugsweise nicht größer als 5 eV. On the other hand, the band gap of the charge injection layer exceeds 5 eV, the neces sary for the charge injection voltage becomes high, and thereby, the band gap of the charge injection layer is preferably not greater than 5 eV.

Die Dicke der Ladungsinjektionsschicht beträgt vorzugs weise 10 bis 5000 Å. The thickness of the charge injection layer is preference, from 10 to 5000 Å. Auch wenn die Dicke der Ladungsinjekti onsschicht kleiner als 5 Å oder größer als 5000 Å ist, wird die Lichtausbeute herabgesetzt, und daher wird dies nicht be vorzugt. Even when the thickness of less than 5 Å Ladungsinjekti onsschicht or greater than 5000 Å, the luminous efficiency is lowered, and therefore this will not be preferred. Besonders bevorzugt liegt sie im Bereich von 10 bis 2000 Å. It is particularly preferably in the range of 10 to 2000 Å.

Die Leuchtschicht kann aus einer einzelnen Schicht oder aus mehreren Schichten bestehen. The light emitting layer may consist of a single layer or of several layers. Beispiele für eine solche Struktur sind eine Schichtstruktur aus (2n + 1) Schichten, wo bei n Leuchtschichten und (n + 1) Schichten mit einem Bandab stand, der größer ist als der der Leuchtschichten, alternie rend aufeinandergeschichtet sind. Examples of such a structure, a layered structure composed of (2n + 1) layers where n stand for luminescent layers and (n + 1) layers with a Bandab which is greater than that of the light-emitting layers are laminated alternie Rend. Es wird vorausgesetzt, daß n eine positive ganze Zahl ist und vorzugsweise 1 bis 50, beson ders bevorzugt 1 bis 30 ist. It is assumed that n is a positive integer and is preferably 1 to 50, preferably 1 to 30 FITS. Wenn n nicht kleiner als 50 ist, wird die Lichtausbeute herabgesetzt, und das Ziehen dauert lange, und deshalb wird dies nicht bevorzugt. When n is not less than 50, the luminous efficiency is lowered, and the pulling takes a long time and therefore this is not preferred. Eine solche Struktur mit mehreren Leuchtschichten ist besonders nützlich in dem Fall, wo Halbleiterlaser hergestellt werden, bei denen eine starke Lichtausgangsleistung erforderlich ist. Such a structure with a plurality of light-emitting layers is particularly useful in the case where semiconductor lasers are produced in which a strong light output is required.

Es kann Licht mit einer Wellenlänge emittiert werden, die sich von der des Bandabstands der Leuchtschicht unter scheidet, und zwar indem die Leuchtschicht mit Störstellen do tiert wird. There, light can be emitted with a wavelength from that of the band gap of the light emitting layer is deposited under, namely by the light-emitting layer with impurities do advantage is. Dies wird wegen der von den Störstellen ausgehen den Emission als "Störstellenemission" bezeichnet. This is known because of emanating from the impurity emission as "Störstellenemission". Bei Stör stellenemission variiert die Lumineszenzwellenlänge in Abhän gigkeit von der Zusammensetzung des Elements der Gruppe III und des Störstellenelements der Leuchtschicht. In sturgeon make the luminescence emission varies depen dence of the composition of the group III element and the impurity element of the light emitting layer. In diesem Fall ist das InN-Mischkristallverhältnis der Leuchtschicht vorzugs weise nicht kleiner als 5%. In this case, the InN mixed crystal ratio of the luminance layer preference is not less than 5%. Wenn das InN-Mischkristall verhältnis kleiner ist als 5%, ist fast das gesamte emittier te Licht ultraviolettes Licht, und es ist keine ausreichende Helligkeit festzustellen. If the InN mixed crystal ratio less than 5%, is almost the entire emittier te light, ultraviolet light, and it is not sufficient to determine brightness. Die Lumineszenzwellenlänge wird län ger, wenn sich das InN-Mischkristallverhältnis erhöht, und die Lumineszenzwellenlänge kann von Violett zu Blau, dann zu Grün geändert werden. The luminescence is Lan ger when increasing the InN mixed crystal ratio, and the luminescence can be then changed from purple to blue to green.

Als die Verunreinigung, die für die Störstellenemission geeignet ist, werden Elemente der Gruppe II bevorzugt. When the impurity which is suitable for Störstellenemission are elements of the group II are preferred. Wenn von den Elementen der Gruppe II Mg, Zn oder Cd zur Dotierung verwendet werden, ist die Lichtausbeute hoch, und dies wird deshalb bevorzugt. If the elements of the group II is Mg, Zn or Cd can be used for doping, the luminous efficiency is high, and this is therefore preferred. Zn wird besonders bevorzugt. Zn is particularly preferred. Die Konzentra tion dieser Elemente liegt vorzugsweise im Bereich von 10¹⁸ bis 10²² cm -3 . The concentra tion of these elements is preferably in the range of 10¹⁸ to 10²² cm -3. Die Leuchtschicht kann gleichzeitig mit Si oder Ge, zusammen mit diesen Elementen der Gruppe II dotiert wer den. The luminescent layer may simultaneously with Si or Ge, together with these elements in group II who endowed the. Die Konzentration von Si oder Ge liegt vorzugsweise im Bereich von 10¹⁶ bis 10²² cm -3 . The concentration of Si or Ge is preferably in the range from 10¹⁶ to 10²² cm -3.

Bei der Störstellenemission wird das Emissionsspektrum im wesentlichen breit. When Störstellenemission the emission spectrum is substantially wide. Wenn der Betrag der injizierten Ladung steigt, verschiebt sich das Emissionsspektrum mitunter. If the amount of the injected charge increases, the emission spectrum shifts sometimes. Wenn hohe Farbreinheit gefordert wird oder wenn es erforderlich ist, eine Lichtleistung in dem schmalen Wellenlängenbereich zu konzentrieren, wird daher eine Bandkantenemission bevorzugt. If high color purity is required or if it is necessary to focus a light output in a narrow wavelength range, so a band edge emission is preferred.

Es wird bevorzugt, die Menge der Störstellen, die in der Leuchtschicht enthalten sind, zu verringern, um eine lichte mittierende Vorrichtung mit Bandkantenemission zu realisieren. It is preferred to reduce the amount of impurities contained in the luminescent layer, in order to realize a bright mittierende device with band edge emission. Insbesondere ist die Konzentration von Elementen, z. B. Si, Ge, Mg, Cd und Zn vorzugsweise nicht größer als 10¹⁹ cm -3 , be sonders bevorzugt nicht mehr als 10¹⁸ cm -3 . In particular, the concentration of elements, such. As Si, Ge, Mg, Cd, and Zn is preferably not greater than 10¹⁹ cm -3, more preferably be not more than 10¹⁸ cm -3.

Wenn Bandkantenemission verwendet wird, hängt die Lichtausbeute von Gitterdefekten in der Leuchtschicht ab und wird mit der Menge der Gitterdefekte kleiner. If band edge emission is used, the luminous efficiency of lattice defects depends in the luminescent layer, and becomes smaller as the amount of lattice defects. Es ist deshalb erforderlich, die Menge der Gitterdefekte in der Leuchtschicht so klein wie möglich zu halten. It is therefore necessary to keep the amount of lattice defects in the luminescent layer as small as possible. Demzufolge hat die erfindungs gemäße Grundschicht eine große Wirkung für eine Verbesserung der Lichtausbeute der lichtemittierenden Bandkantenemissions vorrichtung. Accordingly, the base layer according to the Invention A device has a large effect for improving the luminous efficacy of the light-emitting band edge emission.

Wenn bei dem III-V-Verbindungshalbleiter das InN- Mischkristallverhältnis der Leuchtschicht hoch ist, ist die thermische Stabilität nicht ausreichend, und es kommt während des Kristallwachstums oder des Halbleiterverfahrens mitunter zu einer Verschlechterung des Halbleiters. If, in the III-V compound semiconductor, the InN mixed crystal ratio of the luminescent layer is high, the thermal stability is not sufficient, and it comes during the crystal growth of the semiconductor process or sometimes to a deterioration of the semiconductor. Um eine solche Ver schlechterung zu verhindern, kann der Ladungsinjektionsschicht 6 mit einem kleinen InN-Mischkristallverhältnis eine Schutz schicht-Funktion verliehen werden, indem die Ladungsinjekti onsschicht auf der Leuchtschicht mit einem hohen Mischkri stallverhältnis (nachstehend wird die Ladungsinjektionsschicht in diesem Fall mitunter als "Schutzschicht" bezeichnet) ange ordnet wird. In order to prevent such deterioration in, the charge injection layer 6, a protective layer function can be given with a small InN mixed crystal ratio by the Ladungsinjekti onsschicht on the luminescent layer with a high Mischkri stall ratio (hereinafter, the charge injection layer in this case, sometimes referred to as "protective layer "hereinafter) will be assigned. Das InN- und das AlN-Mischkristallverhältnis der Schutzschicht ist vorzugsweise nicht größer als 10% bzw. nicht kleiner als 5%, um der Schutzschicht eine ausreichende Schutzfunktion zu verleihen. The InN and AlN mixed crystal ratio of the protective layer is preferably not greater than 10% and not less than 5% to impart sufficient protective function to the protective layer. Besonders bevorzugt ist das InN- Mischkristallverhältnis nicht größer als 5% und das AlN- Mischkristallverhältnis nicht kleiner als 10%. More preferably, the InN mixed crystal ratio is not greater than 5% and the AlN mixed crystal ratio of not less than 10%.

Die Dicke der Schutzschicht ist vorzugsweise 10 Å bis 1 µm, um der Schutzfunktion eine ausreichende Schutzfunktion zu verleihen. The thickness of the protective layer is preferably 10 Å to 1 micron, to impart sufficient protective function to the protective function. Wenn die Dicke der Schutzschicht kleiner ist als 10 Å, kann keine ausreichende Wirkung erreicht werden. When the thickness of the protective layer is less than 10 Å, no sufficient effect can be achieved. Wenn andererseits die Dicke größer ist als 1 µm, wird die Lichtaus beute herabgesetzt, und dies wird deshalb nicht bevorzugt. On the other hand, the thickness is greater than 1 .mu.m, the light output is reduced yield, and this is therefore not preferred. Be sonders bevorzugt beträgt sie 50 bis 5000 Å. Be particularly preferred is 50 to 5000 Å.

Es wird bevorzugt, daß die Schutzschicht angesichts der Effizienz der Strominjektion in die lichtemittierende Vorrich tung eine p-Leitfähigkeit aufweist. It is preferred that the protective layer in view of the efficiency of current injection into the light emitting device Vorrich having a p-type conductivity. Es muß mit einer Akzeptor verunreinigung in hoher Konzentration dotiert werden, um der Schutzschicht die p-Leitfähigkeit zu verleihen. It is to be doped with an acceptor impurity at a high concentration to impart the p-type conductivity to the protective layer. Spezifische Beispiele für die Akzeptorverunreinigung sind Elemente der Gruppe II. Von diesen werden Mg und Zn, besonders Mg bevor zugt. Specific examples of the acceptor are elements of the group II. Of these, Mg, and Zn, especially Mg given to before. Wenn die Schutzschicht mit der Verunreinigung in hoher Konzentration dotiert wird, verschlechtert sich die Kristalli nität der Schutzschicht, und die Charakteristik der lichtemit tierenden Vorrichtung verschlechtert sich mitunter ebenfalls. When the protective layer is doped with an impurity in high concentration, the crystallizer deteriorated affinity of the protective layer, and the characteristics of the animal lichtemit forming apparatus sometimes deteriorates also. Der Konzentrationsbereich der Verunreinigung, bei der sich die Kristallinität nicht verschlechtert, ist vorzugsweise nicht größer als 1 × 10¹⁹ cm -3 , besonders bevorzugt nicht größer als 1 × 10¹⁸ cm -3 . The concentration range of the impurity, in which the crystallinity does not deteriorate, is preferably not greater than 1 × 10¹⁹ cm -3, more preferably not greater than 1 × 10¹⁸ cm -3.

Als nächstes wird das erfindungsgemäß verwendete Substrat und der Zieh- bzw. Wachstumsvorgang beschrieben. The substrate used in the invention and the pulling and growth process will be described next.

Als das Substrat zum Ziehen eines Kristalls des III-V- Verbindungshalbleiters werden beispielsweise Saphir, ZnO, GaAs Si, SiC, NGO (NdGaO₃), Spinell (MgAl₂O₄) und dgl. verwendet. As the substrate for growing a crystal of III-V compound semiconductor, for example, sapphire, ZnO, GaAs, Si, SiC, NGO (NdGaO₃), spinel (MgAl₂O₄) and the like. Used. Da Saphir lichtdurchlässig ist, kann ein Kristall mit einer großen Fläche und einer hohen Qualität hergestellt werden, was wichtig ist. Since sapphire is transparent, a crystal with a large area and high quality can be produced, which is important.

Beim Ziehen unter Verwendung dieser Substrate kann ein Halbleiter (z. B. GaN, AlN, GaAlN, InGaAlN usw.) mit einer ho hen Kristallinität in einem sogenannten zweistufigen Ziehvor gang gezogen werden, bei dem eine dünne Schicht, z. B. aus ZnO, SiC, GaN, AlN, GaAlN usw., oder eine Schichtung dieser Schichten auf dem Substrat als eine Pufferschicht verwendet werden, und dies wird bevorzugt. When drawing using these substrates may be a semiconductor (eg. As GaN, AlN, GaAlN, InGaAlN, etc.) with a ho hen crystallinity are pulled transition in a so-called two-stage Ziehvor in which. As a thin layer, for ZnO , SiC, GaN, AlN, GaAlN, etc., or a lamination of these layers are used on the substrate as a buffer layer, and this is preferred.

Beispiele für das Verfahren zur Herstellung des Verbin dungshalbleiters der Gruppe III-V sind ua folgende Verfah ren: Molekularstrahlepitaxie (nachstehend mitunter als "MBE" bezeichnet), organometallische Dampfphasenepitaxie (nachste hend mitunter als "MOVPE" bezeichnet), Hybriddampfphasenepita xie (nachstehend mitunter als "HVPE" bezeichnet) und dgl. Wenn das MBE-Verfahren verwendet wird, wird normalerweise ein Gas quellenmolekularstrahlepitaxie- (nachstehend mitunter bezeich net als "GSMBE"-)Verfahren verwendet, das ein Verfahren zur Zuführung eines Stickstoff-Rohmaterials (z. B. Stickstoffgas, Ammoniak, andere Stickstoffverbindungen usw.) im Gaszustand darstellt. Examples of the method for producing the connec tion semi-conductor group III-V include the following procedural ren: molecular beam epitaxy (hereinafter sometimes referred to as "MBE") that organometallic vapor phase epitaxy (hereinafter starting sometimes referred to as "MOVPE"), Hybriddampfphasenepita xie (hereinafter sometimes referred to as .) method is used, a method for supplying a nitrogen raw material (for example - "HVPE") and the like When the MBE method is used, normally a gas quellenmolekularstrahlepitaxie- (hereinafter sometimes designated as net "GSMBE". is nitrogen gas, ammonia, other nitrogen compounds, etc.) in the gaseous state. In diesem Fall wird ein Stickstoffatom nicht ohne weiteres im Kristall eingelagert, weil das Stickstoffrohmate rial mitunter chemisch inert ist. In this case, a nitrogen atom is incorporated in the crystal is not readily because the Stickstoffrohmate sometimes is chemically inert material. In diesem Fall kann die Ein lagerungseffizienz des Stickstoff erhöht werden, indem das Stickstoffrohmaterial mit Mikrowellen erregt und im aktiven Zustand zugeführt wird. In this case, the A may be increased storage efficiency of nitrogen by the nitrogen raw material is excited by microwaves, and fed in the active state.

Als nächstes wird das Herstellungsverfahren nach dem MOVPE-Verfahren für den erfindungsgemäßen III-V-Verbindungs halbleiter beschrieben. The manufacturing method of the MOVPE method for the III-V compound semiconductor according to the invention will be described next.

Beim MOVPE-Verfahren werden die folgenden Rohmateriali en verwendet. In MOVPE method, the following Rohmateriali s are used.

Beispiele für das Rohmaterial der Gruppe III sind also Trialkylgallium, das durch die allgemeine Formel R₁R₂R₃Ga (wobei R₁, R₂ und R₃ eine niedere Alkylgruppe sind) darge stellt wird, z. B. Trimethylgallium [(CH₃)₃Ga, nachstehend mitunter als "TMG" bezeichnet], Triethylgallium [(C₂H₅)₃Ga, nachstehend mitunter als TEG" bezeichnet)] und dgl.; Trial kylaluminium, das durch die allgemeine Formel R₁R₂R₃Al (wobei R₁, R₂ und R₃ wie oben definiert sind) dargestellt wird, Trimethylaluminium [(CH₃)₃Al], Triethylaluminium [(C₂H₅)₃Al, nachstehend mitunter als "TEA" bezeichnet], Triisobutylaluminium [(i-C₄H₉)₃Al] und dgl.; Trimethylaminalan [(CH₃)₃N:AlH₃]; Trialkylindium, das durch die allgemeine Formel R₁R₂R₃In (wobei R₁, R₂ und R₃ wie oben definiert sind) dargestellt wird, z. B. Trimethylindium [(CH₃)₃In, nachstehend mitunter als "TMI" bezeichnet], Trime thylindium [(C₂H₅)₃In] und dgl. Diese werden allein oder in Kombination verwendet. Is examples of the raw material of group III are thus trialkylgallium represented by the general formula R₁R₂R₃Ga (wherein R₁, R₂ and R₃ are a lower alkyl group) is Darge, z. B. trimethylgallium [(CH₃) ₃Ga, hereinafter sometimes referred to as "TMG" referred], triethylgallium [(C₂H₅) ₃Ga, hereinafter sometimes referred to as TEG ")], etc .; Trial kylaluminium represented by the general formula R₁R₂R₃Al (wherein R₁, R₂ and R₃ are as defined above) is represented, trimethylaluminum [(CH₃ ) ₃Al], triethylaluminum [(C₂H₅) ₃Al, hereinafter sometimes referred to as "TEA"], triisobutyl aluminum [(i-C₄H₉) ₃Al], etc .; trimethylamine alane [(CH₃) ₃N: AlH₃]; trialkylindium represented by the general formula R₁R₂R₃In (where R₁, R₂ and R₃ are as defined above) is represented, for. example, trimethylindium [(CH₃) ₃In, hereinafter sometimes referred to as "TMI"], Trime thylindium [(C₂H₅) ₃In] and the like. These are alone or in combination.

Beispiele für das Rohmaterial der Gruppe V sind Ammoni ak, Hydrazin, Methylhydrazin, 1,1-Dimethylhidrazin, 1,2- Dimethylhidrazin, t-Butylamin, Ethylendiamin und dgl. Diese werden allein oder in Kombination verwendet. Examples of the raw material of group V are Ammoni ak, hydrazine, methylhydrazine, 1,1-Dimethylhidrazin, 1,2 Dimethylhidrazin, t-butylamine, ethylenediamine, and the like. These may be used alone or in combination. Von diesen Rohma terialien werden Ammoniak und Hydrazin bevorzugt, weil sie kein Kohlenstoffatom im Molekül enthalten und eine geringe Kohlenstoffkontamination im Halbleiter bewirken. Among these materials are Rohma ammonia and hydrazine are preferred because they contain no carbon atom in the molecule and cause a low carbon contamination in the semiconductor.

Als das p-Dotiermittel des III-V-Verbindungshalbleiters sind Elemente der Gruppe II wichtig. As the p-type dopant of the III-V compound semiconductor are important elements of the group II. Spezifische Beispiele da für sind Mg, Zn, Cd, Hg, Be und dgl. Von diesen wird Mg bevor zugt, weil ein p-Mg mit einem geringen Widerstand auf einfache Weise hergestellt wird. Specific examples are as for Mg, Zn, Cd, Hg, Be and the like. Of these, Mg is given to before, because a p-Mg is prepared with a low resistance in a simple manner.

Als das Rohmaterial für das Mg-Dotiermittel wird vor zugsweise eine organometallische Verbindung verwendet, die durch die allgemeine Formel (RC₅H₄)₂Mg (wobei R Wasserstoff oder eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt) dargestellt wird (z. B. Biscyclopentadienylmagnesi um, Vinylmethylcyclopentadienylmagnesium, Bisethylcyclopenta dienylmagnesium, Bis-n-Propylcyclopentadienylmagnesium, Bis-i- Propylcyclopentadienylmagnesium usw.), und zwar wegen ihres geeignetes Dampfdrucks. As the raw material for the Mg-dopant, an organometallic compound prior preferably used, (where R is hydrogen or a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms) represented by the general formula (RC₅H₄) ₂Mg (z. B. Biscyclopentadienylmagnesi to, Vinylmethylcyclopentadienylmagnesium, Bisethylcyclopenta dienylmagnesium, bis-n-Propylcyclopentadienylmagnesium, bis-i- Propylcyclopentadienylmagnesium etc.), because of their suitable vapor pressure.

Als das n-Dotiermittel für den III-V-Verbindungs halbleiter sind Elemente der Gruppe IV und der Gruppe VI wich tig. As the n-type dopant for the III-V compound semiconductors are elements of group IV and group VI more tig. Spezifische Beispiele dafür sind Si, Ge und O. Von diesen wird Si besonders bevorzugt, da ein n-Si mit einem niedrigen Widerstand auf einfache Weise hergestellt wird, und solche mit hoher Rohmaterialreinheit möglich sind. Specific examples thereof are Si, Ge and O. Of these, Si is particularly preferred since an n-Si is prepared with a low resistance in a simple manner, and such are possible raw material with high purity. Als das Rohmaterial für das Si-Dotiermittel werden Silan (SiH₄), Disilan (Si₂H₆), Monomethylsilan (Ch₃SiH₃) und dgl. bevorzugt. As the raw material for the Si dopants are silane (SiH₄), disilane (Si₂H₆), monomethylsilane (Ch₃SiH₃) and the like. Preferred.

Beispiele für das Ziehen der Vorrichtung nach dem MOVPE-Verfahren, das zur Herstellung des III-V-Verbindungs halbleiters verwendet werden kann, sind ein Einscheibenreak tor, ein Mehrscheibenreaktor und dgl. Beim Mehrscheibenreaktor wird vorzugsweise bei verringertem Druck gezogen, um die Gleichmäßigkeit der Epitaxieschicht in der Scheibenoberfläche aufrechtzuerhalten. Examples of the drawing of the device according to the MOVPE method, which can be used for producing the III-V compound semiconductor, are a Einscheibenreak gate, a multi-plate reactor and the like. In the multi-plate reactor is preferably drawn at reduced pressure to give the uniformity of the epitaxial layer maintain in the disk surface. Der bevorzugte Bereich des Ziehdrucks im Mehrscheibenreaktor beträgt 0,001 bis 0,8 Atmosphären. The preferred range of the pulling pressure in the multi-plate reactor is 0.001 to 0.8 atmosphere.

Als das Trägergas können solche Gase verwendet werden wie Wasserstoff, Stickstoff, Argon, Helium und dgl., allein oder in Kombination. As the carrier gas such gases can be used as hydrogen, nitrogen, argon, helium, and the like., Alone or in combination. Wenn Wasserstoff im Trägergas enthalten ist, wird mitunter keine ausreichende Kristallinität erreicht, wenn der Verbindungshalbleiter mit einem hohen InN- Mischkristallverhältnis gezogen wird. If hydrogen is contained in the carrier gas, no sufficient crystallinity is sometimes achieved when the compound semiconductor is pulled with a high InN mixed crystal ratio. In diesem Fall muß der partielle Druck des Wasserstoffs im Trägergas verringert wer den. In this case, the partial pressure of hydrogen must be reduced in the carrier gas to who. Der bevorzugte partielle Druck des Wasserstoffs im Trä gergas ist nicht größer als 0,1 Atmosphären. The preferred partial pressure of hydrogen in the Trä rier gas is not greater than 0.1 atmospheres.

Von diesen Trägergasen werden Wasserstoff und Helium bevorzugt, weil eine kinetische Viskosität größer ist, und ei ne Konvektion nicht ohne weiteres entsteht. Of these carrier gases hydrogen and helium are preferred because a kinetic viscosity is greater, and ei ne convection does not occur readily. Helium ist teuer im Vergleich zu dem anderen Gas, und die Kristallinität des Verbindungshalbleiters ist nicht gut, wie oben beschrieben, wenn Wasserstoff verwendet wird. Helium is expensive compared to the other gas, and the crystallinity of the compound semiconductor is not good, as described above, when hydrogen is used. Da Stickstoffgas und Argon vergleichsweise billig sind, können sie zweckmäßig verwendet werden, wenn eine große Menge Trägergas verwendet wird. Since nitrogen gas and argon are relatively cheap, they can be suitably used when a large amount of carrier gas is used.

Als nächstes wird der zweite Teil der Erfindung be schrieben. Next, the second part of the invention will be described.

Die erfindungsgemäße lichtemittierende Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Struktur aufweist, bei der eine Grundschicht eines III-V-Verbindungshalbleiters, die durch die allgemeine Formel In a Ga b Al c N (wobei gilt: 0 a < 1, 0 < b < 1, 0,05 c < 1 und a + b + c = 1) dargestellt wird, eine Leuchtschicht eines III-V-Verbindungshalbleiters, die durch die allgemeine Formel In x Ga y Al z N (wobei gilt: 0 < x 1, 0 y < 1, 0 z < 1 und x + y + z = 1) dargestellt wird, und eine Schutzschicht eines III-V-Verbindungshalbleiters, die durch die allgemeine Formel In a′ Ga b′ Al c′ N (wobei gilt: 0 < a′ < 1, 0 < b′ 1, 0 c′ < 1 und a′ + b′ + c′ = 1) dargestellt wird, in dieser Reihenfolge aufeinandergeschichtet sind. The inventive light emitting device is characterized in that it has a structure in which a base layer of a III-V compound semiconductor represented by the general formula In a Ga b Al c N (where 0 a <1, 0 <b < 1 0.05 c <1 and a + b + c = 1) is displayed, a light-emitting layer of a III-V compound semiconductor, which is true by the general formula In x Ga y Al z N (where 0 <x 1, 0 y <1, 0 z <1 and x + y + z = 1) is shown, and a protective layer of a III-V compound semiconductor represented by the general formula at A 'Ga b' Al c 'N (where: 0 <a '<1, 0 <b' 1, 0 c '<1 and a' + b '+ c' = 1) is shown, are stacked in this order. Die Leuchtschicht hat einen Bandabstand, der kleiner ist als der der Grundschicht und der Schutzschicht, und eine Schichtstruk tur dieser drei Schichten bilden die sogenannte Supergitter struktur. The luminescent layer has a bandgap that is smaller than that of the base layer and the protective layer, and a layer struc ture of these three layers form the so-called superlattice structure. Da die Grundschicht und die Schutzschicht mit einem Vorgang des Injizierens von Ladungen in die Leuchtschicht zu tun haben, werden diese beiden Schichten nachstehend mitunter als "Ladungsinjektionsschicht" bezeichnet. Since the base layer and the protective layer related to an operation of injecting charges into the luminous layer, these two layers are hereinafter sometimes referred to as "charge injection layer".

Ein Ausführungsbeispiel der Struktur des III-V- Verbindungshalbleiters gemäß der Erfindung ist in Fig. 2 dar gestellt. Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine Puf ferschicht 102 , eine n-GaN-Schicht 103 , eine Grundschicht 104 , eine Leuchtschicht 105 , eine Schutzschicht 106 und eine p- Schicht 107 auf dem Substrat 101 in dieser Reihenfolge aufein andergeschichtet sind. An embodiment of the structure of the III-V compound semiconductor according to the invention is provided is shown in Fig. 2. Fig. 2 shows an embodiment in which a Puf ferschicht 102, an n-GaN layer 103, a base layer 104, a light-emitting layer 105 are a protective layer 106 and a p- layer 107 on the substrate 101 in this order aufein other layered. Ein Strom wird dadurch injiziert, daß eine n-Elektrode auf der n-Schicht 103 bereitgestellt wird, eine p-Elektrode auf der p-Schicht 107 bereitgestellt wird und dann eine Spannung in Vorwärtsrichtung angelegt wird, wodurch eine Emission aus der Leuchtschicht 105 hervorgerufen wird. A current is thereby injected, that an n-electrode is provided on the n-type layer 103, a p-electrode is provided on the p-layer 107 and then a voltage is applied in forward direction, whereby the emission from the luminescent layer 105 is caused , Als die Leuchtschicht und die Schutzschicht kann die gleiche verwendet werden, wie die, die mit Bezug auf den ersten Teil der Erfindung beschrieben worden ist. As the luminescent layer and the protective layer can be used the same as that which has been described with respect to the first part of the invention.

Die Grundschicht wird nachstehend ausführlich beschrie ben. The base layer is described in detail below ben.

Die Grundschicht ist dadurch gekennzeichnet, daß das AlN-Mischkristallverhältnis im Bereich von 0,05 bis 1 liegt. The base layer is characterized in that the AlN mixed crystal ratio is in the range of 0.05 to 1. Wenn das AlN-Mischkristallverhältnis kleiner ist als 0,05, ist eine Änderung der Lumineszenzwellenlänge gering, und die er findungsgemäße Wirkung wird nicht erreicht. When the AlN mixed crystal ratio is less than 0.05, a change in the luminescence wavelength is small, and it is not achieved inventive effect. Das AlN- Mischkristallverhältnis ist vorzugsweise nicht kleiner als 0,1, besonders bevorzugt nicht kleiner als 0,15. The AlN mixed crystal ratio is preferably not less than 0.1, more preferably not less than 0.15. Wenn das AlN- Mischkristallverhältnis 0,9 überschreitet, wird die Treibspan nung mitunter hoch, und dies wird nicht bevorzugt. If the AlN mixed crystal ratio exceeds 0.9, the drive voltage clamping is sometimes high, and this is not preferred. Demzufolge ist das AlN-Mischkristallverhältnis vorzugsweise nicht größer als 0,9. Accordingly, the AlN mixed crystal ratio is preferably not greater than 0.9.

Eine Schichtdicke der Grundschicht ist vorzugsweise im Bereich von 10 Å bis 1 µm. A layer thickness of the base layer is preferably in the range of 10 Å to 1 micron. Wenn die Schichtdicke der Grund schicht kleiner ist als 10 Å, ist die erfindungsgemäße Wirkung nicht auffällig. When the layer thickness of the base layer is less than 10 Å, the effect of the invention is not conspicuous. Wenn andererseits die Schichtdicke der Grund schicht 1 µm überschreitet, dauert das Ziehen der Grundschicht lange und ist daher für praktische Zwecke nicht geeignet. On the other hand, the layer thickness of the base layer exceeds 1 micron, the drawing of the base layer takes a long time and is therefore not suitable for practical purposes.

Die erfindungsgemäße Grundschicht kann mit der Verun reinigung in dem Bereich dotiert werden, in dem die Kristalli nität nicht sinkt. The base layer of the invention can be doped with Verun cleaning in the area where the crystallizer affinity does not sink. Wenn die Grundschicht n-dotiert wird, wird die Charakteristik der lichtemittierenden Vorrichtung, z. B. die Treibspannung, die Lichtausbeute und dgl. mitunter nicht verbessert, und dies wird deshalb nicht bevorzugt. If the base layer is n-doped, the characteristic of the light emitting device, for. Example, the drive voltage, luminous efficiency, and the like. Sometimes not improved, and this is therefore not preferred. Ein spezi fisches Beispiel für den bevorzugten Bereich der Dotierungs menge ist die Trägerkonzentration im Bereich von 1 × 10¹⁶ cm -3 bis 1 × 10²² cm -3 . A specific example of the fish for the preferred range of the amount of doping, the carrier concentration in the range of 1 x 10¹⁶ cm -3 to 1 × 10²² cm -3. Am besten liegt die Trägerkonzentration der Grundschicht im Bereich von 1 × 10¹⁷ cm -3 bis 1 × 10²¹ cm -3 . Most preferably, the carrier concentration of the base layer is in the range of 1 × 10¹⁷ cm -3 to 1 × 10²¹ cm -3. Wenn die Trägerkonzentration kleiner ist als 1 × 10¹⁶ cm -3 ist die Injektionseffizienz der Ladung mitunter nicht ausrei chend. If the carrier concentration is less than 1 × 10¹⁶ cm -3 is the injection efficiency of the charge sometimes not suffice accordingly. Wenn andererseits die Trägerkonzentration größer ist als 1 × 10²² cm -3 , verschlechtert sich die Kristallinität der Grundschicht, und die Lichtausbeute sinkt mitunter. On the other hand, the carrier concentration is greater than 1 x 10²² cm -3, the crystallinity of the base layer is deteriorated, and the light yield decreases sometimes.

Eine Schicht oder mehrere Schichten des n-dotierten oder undotierten Verbindungshalbleiter können zwischen der Grundschicht und dem Substrat angeordnet sein. A layer or more layers of n-doped or undoped compound semiconductor may be disposed between the base layer and the substrate. Wie im ersten Teil der Erfindung beschrieben, wird eine Struktur, bei der mehrere dünne Schichten des Verbindungshalbleiters mit ver schiedenen Gitterkonstanten aufeinandergeschichtet sind, be sonders bevorzugt, weil die Kristallinität der darauf zu zie henden Schicht mitunter verbessert wird. As described in the first part of the invention is a structure in which several thin layers of the compound semiconductor are laminated with ver different lattice constants, be particularly preferable because the crystallinity of the existing layer to ze it is sometimes improved.

In der Schichtstruktur der Grundschicht, der Leucht schicht und der Schutzschicht, die oben beschrieben worden ist, kann die Gitterkonstante der Leuchtschicht größer gewählt werden als die der Grundschicht, um eine Struktur zu errei chen, bei der auf die Leuchtschicht in der Verbindungsrichtung eine Druckspannung ausgeübt wird, dh eine Struktur, bei der eine Druckbelastung in der Richtung parallel zur verbindenden Grenzfläche ausgeübt wird. In the layer structure of the base layer, the layer light and the protective layer, which has been described above, the lattice constant of the light-emitting layer may be selected to be greater than that of the base layer, chen to Errei a structure in which applied to the luminescent layer in the direction of connection, a compressive stress is, that is, a structure in which a compressive load is exerted in the direction parallel to the connecting interface. Um eine solche Struktur zu errei chen, kann ein Verfahren zur Herstellung des InN-Misch kristallverhältnisses der Leuchtschicht, das größer ist als das der Grundschicht, verwendet werden. To Chen Errei to such a structure, a method for producing the InN mixed crystal ratio can be the luminescent layer that is larger than that of the base layer, are used.

Selbst wenn das InN-Mischkristallverhältnis der Leucht schicht größer ist als das der Grundschicht, entsteht eine Fehlanpassungsversetzung auf der Schnittfläche zwischen der Leuchtschicht und der Grundschicht gemäß dem Verfahren oder der Bedingung des Ziehens dieser Schichten, und die Gitterent spannung der Leuchtschicht tritt ein, und auf die Leucht schicht wird keine Druckbelastung ausgeübt. Even if the InN mixed crystal ratio of the light emitting layer is greater than that of the base layer results in a misfit dislocation at the interface between the luminescent layer and the base layer according to the process or condition of pulling of these layers, and the lattice Rent voltage of the luminescent layer occurs and the light-emitting layer exerted no pressure. Somit kann mitun ter keine Leuchtschicht mit hoher Kristallinität erreicht wer den. Thus ter mitun no luminescent layer with high crystallinity reached the who. Wenn eine hohe Temperatur (über 1000°C) für eine lange Zeit nach dem Ziehen der Leuchtschicht, ohne daß die Schutz schicht ausgebildet wird, oder wenn die Schutzschicht bei ho her Temperatur (über 1000°C) gezogen wird, schreitet die thermische Verschlechterung der Leuchtschicht mitunter voran. When a high temperature (over 1000 ° C) for a long time after the drawing of the light emitting layer without the protection is formed layer, or when the protective layer at ho temperature (above 1000 ° C) is drawn forth, below the thermal degradation of the luminescent layer sometimes progressing. Dabei ist die Ziehtemperatur vorzugsweise nicht höher als 1000°C beim Ziehen des Kristalls der Schutzschicht. The drawing temperature is preferably not higher than 1000 ° C when pulling of the crystal of the protective layer.

Als das Substrat und der Ziehprozeß, die erfindungsge mäß verwendet werden, kann das bzw. der gleiche wie im ersten Teil der Erfindung beschrieben verwendet werden. As the substrate and the drawing process, which are used according to erfindungsge may be used or the same as the in the first part of the invention.

Beispiele Examples

Die folgenden Beispiele stellen die Erfindung ferner ausführlich dar, schränken ihren Schutzumfang jedoch nicht ein. The following examples illustrate the invention further detail is, but do not limit its scope.

Beispiel 1 Example 1

Ein III-V-Verbindungshalbleiter mit einer Struktur ge mäß Fig. 3 wurde nach einem MOVPE-Verfahren hergestellte Die Saphir-C-Oberfläche wurde spiegelpoliert und mit einem organischen Lösungsmittel gespült, und dann wurde das daraus resultierende Ergebnis als ein Substrat 8 verwendet. A III-V compound semiconductor having a structure GE according to FIG. 3 was prepared by a MOVPE method, the sapphire C-face was mirror-polished and rinsed with an organic solvent, and then the resulting value was used as a substrate 8. Als das Ziehverfahren wurde ein zweistufiges Ziehverfahren un ter Verwendung von GaN als tieftemperaturgezogene Puffer schicht verwendet. When the drawing process a two-stage drawing process un ter use of GaN was used as a low-temperature buffer layer solid. Die GaN-Pufferschicht 9 mit einer Dicke von etwa 300 Å (550°C), eine n-Schicht 1 aus Si-dotiertem GaN mit einer Dicke von etwa 2,5 µm (1050°C) und eine undotierte GaN- Schicht 10 mit einer Dicke von 1500 Å wurden unter Druck von 1/8 Atmosphären unter Verwendung von Wasserstoff als das Trä gergas gezogen. The GaN buffer layer 9 having a thickness of about 300 Å (550 ° C), an n-layer 1 of Si-doped GaN having a thickness of about 2.5 microns (1050 ° C) and an undoped GaN layer 10 with a thickness of 1500 Å were grown under a pressure of 1.8 atmospheres using hydrogen as the Trä rier gas.

Dann wurde eine Si-dotierte In 0,3 Ga 0,7 N-Schicht als die verformte Schicht 2 bei der Substrattemperatur von 750°C für 70 Sekunden unter Zuführung von Stickstoff als Trägergas, TEG, TMI, Silan, das auf ein ppm mit Stickstoff verdünnt worden ist, und Ammoniak jeweils in einer Menge von 4 Normlitern, 0,04 Normkubikzentimetern, 0,6 Normkubikzentimetern, 5 Normku bikzentimetern bzw. 4 Normlitern gezogen. Then, a Si-doped In 0.3 Ga 0.7 N layer as the strained layer 2 at the substrate temperature of 750 ° C for 70 seconds by supplying nitrogen as a carrier gas, TEG, TMI, silane with a ppm nitrogen has been diluted, and ammonia in each case in an amount of 4 standard liters, 0.04 standard cubic centimeters, 0.6 standard cubic centimeters, bikzentimetern 5 Normku or pulled 4 standard liters. Ferner wurde eine n- Schicht 3 aus Si-dotiertem Ga 0,8 Al 0,2 N bei der gleichen Tempe ratur für 10 Minuten unter Zuführung von TEG, TEA, dem oben erwähnten Silan und Ammoniak jeweils in der Menge von 0,032 Normkubikzentimetern, 0,008 Normkubikzentimetern, 5 Normku bikzentimetern bzw. 4 Normlitern gezogen. Further, an n-type layer 3 made of Si-doped Al 0.2 Ga 0.8 N at the same tempering temperature was for 10 minutes while supplying TEG, TEA, the above-mentioned silane and ammonia each in the amount of 0.032 standard cubic centimeters 0.008 standard cubic centimeters, bikzentimetern 5 Normku or pulled 4 standard liters.

Es wird vorausgesetzt, daß "Normliter" und "Normkubik zentimeter" Einheiten einer Gasmenge sind. It is assumed that "standard liters" and "standard cubic centimeter" units of a quantity of gas is. "1 Normliter" be deutet, daß ein Gas, das einen Liter eines Volumens einnimmt, im Normalzustand pro Minute strömt, und "1000 Normkubikzenti meter" entspricht "1 Normliter". "1 standard liters" be indicated that a gas, which occupies a volume of one liter, in the normal state flows per minute, and "1000 Normkubikzenti meter" corresponds to "1 standard liters".

Für die Schichtdicke der Schicht 2 und der Schicht 3 betragen die Ziehraten, die aus der Dicke der Schicht bestimmt werden, die unter der gleichen Bedingung für eine lange Zeit gezogen wird, 43 Å/Minute bzw. 30 Å/Minute. For the layer thickness of the layer 2 and the layer 3 amount to draw rates, which are determined from the thickness of the layer is pulled under the same condition for a long time, 43 Å / minute or 30 Å / minute. Die Schichtdicke, die durch Berechnung aus der oben genannten Ziehzeit bestimmt wird, beträgt 50 Å bzw. 300 Å. The layer thickness is determined by calculation from the above drawing time is 50 Å and 300 Å.

Nach dem Ziehen der n-Schicht 3 wurden eine Leucht schicht 5 (50 Å) aus undotiertem In 0,3 Ga 0,7 N und eine Ladungs injektionsschicht 6 (300 Å) aus undotiertem Ga 0,8 Al 0,2 N bei ei ner Substrattemperatur von 785°C unter dem Ziehdruck von 1 Atmosphäre gezogen. After drawing, the n-type layer 3 was a light-emitting layer 5 (50 Å) made of undoped In 0.3 Ga 0.7 N and a charge injection layer 6 (300 Å) made of undoped Al 0.8 Ga 0.2 N with egg ner substrate temperature of 785 ° C taken under the pulling pressure of 1 atmosphere.

Nach dem Ziehen der Ladungsinjektionsschicht 6 wurde eine p-Schicht 7 (5000 Å) aus mit Mg-dotiertem GaN bei einer Substrattemperatur von 1100°C gezogen. After drawing, the charge injection layer 6 is a p-type layer 7 (5000 Å) made of Mg-doped GaN with drawn at a substrate temperature of 1100 ° C. Die derartig herge stellte Probe wurde in Stickstoff bei 800°C unter dem Druck von 1 Atmosphäre für 20 min wärmebehandelt, um den Widerstand der Mg-dotierten Schicht herabzusetzen. The thus Herge presented sample was heat-treated in nitrogen at 800 ° C under the pressure of 1 atmosphere for 20 minutes to reduce the resistance of the Mg-doped layer.

In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Schichten 9 , 1 , 10 , 2 und 3 Grundschichten. In the embodiment described above, the layers 9, 1, 10, 2 and 3 are base layers. Die Schicht 3 dient als die Ladungsinjektionsschicht. The layer 3 serves as the charge injection layer.

Bei einem normalen Verfahren werden Elektroden auf der derartig hergestellten Probe ausgebildet, um eine LED herzu stellen. In a normal procedure, electrodes are formed on the sample produced in this manner to provide near, an LED. Eine Ni-Au-Legierung wurde als die p-Elektrode ver wendet, und Al wurde als die n-Elektrode verwendet. A Ni-Au alloy was determined as the p-electrode ver used, and Al was used as the n-electrode. Ein Strom (20 mA) wurde in Vorwärtsrichtung durch diese LED geleitet. A current (20 mA) was passed in the forward direction by the LED. Infolgedessen emittierte sie klares blaues Licht. Consequently, they emitted clear blue light. Eine Mitten wellenlänge einer Emissionsspitze betrug 4800 Å, und eine Licht stärke betrug 860 mcd. A center wavelength of emission peak was 4800 Å, and a light intensity was 860 mcd.

Vergleichsbeispiel 1 Comparative Example 1

Auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde mit Ausnahme des Ziehens einer Leuchtschicht 5 , einer Ladungsinjektionsschicht 6 und einer p-Schicht 7 aus Mg dotiertem GaN nach dem Ziehen einer undotierten GaN-Schicht 10 eine LED hergestellt, und dann wurde die LED ebenso bewertet, wie im Beispiel 1 beschrieben. In the same manner as described in Example 1, a light-emitting layer 5, a charge injection layer 6 and a p-layer 7 was doped from Mg GaN 10 is an LED produced by the drawing of an undoped GaN layer with the exception of the drawing, and then the LED also evaluated, as described in Example 1. Im Ergebnis emittierte sie kla res blaues Licht, und eine Lichtstärke betrug 390 mcd. As a result, they emitted kla res blue light and a light intensity was 390 mcd.

Beispiel 2 Example 2

Auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde, außer daß die Schicht 3 eine Si-dotierte GaN ist, eine LED hergestellt, und dann wurde die LED auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, bewertet. In the same manner as described in Example 1, except that the layer 3 is a Si-doped GaN, produced an LED, and the LED was prepared in the same manner as in Example 1, evaluated. Im Ergebnis betrug die Lichtstärke 630 mcd (Mittenwellenlänge der Emissionsspitze: 4600 Å, Quanteneffizienz des externen Quants: 0,8%). As a result, the light intensity was 630 mcd (center wavelength of the emission peak: 4600 Å, the quantum efficiency of the external quantum: 0.8%).

Beispiel 3 Example 3

Auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde mit Ausnahme des Ziehens einer Mg-dotierten GaN-Schicht 7 unter dem Ziehdruck von 1 Atmosphäre nach dem Ziehen einer undotierten InGaN-Leuchtschicht bei 750°C unter 1/8 Atmosphä ren unter Verwendung von TEG und TMI jeweils in der Menge von 0,04 Normkubikzentimetern bzw. 0,6 Normkubikzentimetern und durch Ziehen einer Ladungsinjektionsschicht 6 aus undotiertem Ga 0,8 Al 0,2 N bei 750°C unter 1/8 Atmosphären unter Verwendung von TEG und TEA jeweils in der Menge von 0,032 Normkubikzenti metern bzw. 0,008 Normkubikzentimetern eine LED hergestellt, und dann wurde die LED auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, bewertet. In the same manner as described in Example 1, except for the pulling of a Mg-doped GaN layer 7 so under the pulling pressure of 1 atmosphere after drawing an undoped InGaN luminescent layer at 750 ° C under 1.8 atmosphere, a using of TEG and TMI each in the amount of 0.04 standard cubic centimeters and 0.6 standard cubic centimeters and by drawing a charge injection layer 6 of undoped Al 0.2 Ga 0.8 N at 750 ° C under 8.1 atmospheres using TEG and TEA meters each in the amount of 0.032 or 0.008 standard cubic centimeters Normkubikzenti prepared an LED, and the LED was prepared in the same manner as in Example 1, evaluated. Im Ergebnis betrug die Lichtstärke 520 mcd, und eine Mittenwellenlänge einer Emissionsspitze be trug 4600 Å. As a result, the light intensity was 520 mcd, and a center wavelength of emission peak region amounted to 4600 Å.

Vergleichsbeispiel 2 Comparative Example 2

Auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 3 beschrieben, wurde mit Ausnahme des Ziehens einer Leuchtschicht 5 , einer Ladungsinjektionsschicht 6 und einer Mg-dotierten GaN-Schicht 7 ohne das Ziehen einer verformten Schicht 2 und einer Ga 0,8 Al 0,2 N-Schicht 3 nach dem Ziehen einer undotierten GaN- Schicht 10 eine LED hergestellt. In the same manner as described in Example 3, with the exception of coating a luminescent layer 5, a charge injection layer 6 and a Mg-doped GaN layer 7 without pulling a strained layer 2 and an Al 0.2 Ga 0.8 N layer 3 after pulling an undoped GaN layer 10 made an LED. Dann wurde die LED auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, bewertet. Then, the LED was prepared in the same manner as in Example 1, evaluated. Im Er gebnis emittierte sie sehr schwaches Licht, und eine Lichtstärke betrug nicht mehr als 10 -4 cd. He emitted in the result they very dim light, and a brightness was not more than 10 -4 cd.

Beispiel 4 Example 4

Auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 3 beschrieben, wurde mit Ausnahme der Ausbildung einer Struktur durch zweima liges Ziehen einer verformten Schicht 2 und einer Ga 0,8 Al 0,2 N- Schicht 3 nach dem Ziehen einer undotierten GaN-Schicht 10 ei ne LED hergestellt. In the same manner as described in Example 3, except for the formation of a structure by zweima trapezoidal metal pull a deformed layer 2 and a Ga 0.8 Al 0.2 N layer 3 after pulling an undoped GaN layer 10 ei ne LED manufactured. Die LED wurde dann auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, bewertet. The LED was then prepared in the same manner as in Example 1, evaluated. Im Ergebnis betrug die Lichtstärke 240 mcd. As a result, the light intensity was 240 mcd.

Beispiel 5 Example 5

Auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 3 beschrieben, wurde mit Ausnahme des Ziehens einer Ga 0,7 Al 0,3 N-Schicht 3 an stelle der Ga 0,8 Al 0,2 N-Schicht 3 nach dem Ziehen einer verform ten Schicht 2 eine LED hergestellt. In the same manner as described in Example 3, 0.3 N layer 3 with the exception of the contraction was to a Ga 0.7 Al 0.8 Al 0.2 Ga place of the N layer 3 after pulling a Transform th layer 2 is an LED made. Dann wurde die LED auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, bewertet. Then, the LED was prepared in the same manner as in Example 1, evaluated. Im Er gebnis betrug eine Mittenwellenlänge einer Emissionsspitze 5050 Å, und eine Lichtstärke betrug 320 mcd. In the result, he was a center wavelength of emission peak 5050 Å, and a light intensity was 320 mcd. Eine Lumineszenzwellen länge war länger als die im Beispiel 3. A Lumineszenzwellen length was longer than that in Example 3. FIG.

Beispiel 6 Example 6

Ein III-V-Verbindungshalbleiter gemäß Fig. 4 wird durch Dampfphasenepitaxie nach einem MOVPE-Verfahren gezogen, um eine LED mit einer Lumineszenzwellenlänge von 5100 Å herzu stellen. A III-V compound semiconductor shown in FIG. 4 is drawn by vapor phase epitaxy MOVPE for a method to provide nigh, and a luminescence wavelength of 5100 Å an LED.

Nachdem GaN (500 Å) als Pufferschicht 9 auf einem Sa phir-(0001-)Substrat 8 bei der Ziehtemperatur von 600°C unter dem Druck von 1/8 Atmosphären ausgebildet worden ist, wurde unter Verwendung von TMG und Ammoniak eine Si-dotierte GaN- Schicht bei 1100°C in der Dicke von 3 um gezogen. After GaN (500 Å) was formed as a buffer layer 9 on a Sa phir- (0001-) substrate 8 at the drawing temperature of 600 ° C under the pressure of 1.8 atmospheres was repeated using TMG and ammonia, a Si-doped GaN layer at 1100 ° C in thickness from 3 to drawn.

Eine Si-dotierte In 0,3 Ga 0,6 Al 0,1 N-Schicht und eine Si dotierte Ga 0,8 Al 0,2 N-Schicht werden wiederholt sechsmal gezo gen, um eine Grundschicht auszubilden, und dann wurde eine La dungsinjektionsschicht 4 einer Si-dotierten In 0,3 Ga 0,6 Al 0,1 N- Schicht gezogen. A Si-doped In 0.3 Ga 0.6 Al 0.1 N-layer, and a Si doped Al 0.2 Ga 0.8 N layer are repeated six times Gezo gene to form a base layer, and then a La tion injection layer 4 of a Si-doped In 0.3 Ga 0.6 Al 0.1 N layer drawn.

Eine Leuchtschicht 5 einer In 0,5 Ga 0,5 N-Schicht (150 Å) wird gezogen, und dann wird eine Ga 0,8 Al 0,2 N-Schicht in der Dicke von 300 Å gezogen. A light-emitting layer 5 of In 0.5 Ga 0.5 N layer (150 Å) is drawn, and then a Ga 0.8 Al 0.2 N layer is drawn in the thickness of 300 Å.

Dann wird eine Mg-dotierte GaN-Schicht 7 in der Dicke von 5000 Å gezogen. Then, an Mg-doped GaN layer 7 is drawn in the thickness of 5000 Å. Nach dem Wachstumsvorgang wird das Substrat aus dem Reaktor herausgenommen und in Stickstoff bei 800°C wärmebehandelt, um den Widerstand der Mg-dotierten GaN- Schicht herabzusetzen. After the growth process, the substrate is taken out of the reactor and heat-treated in nitrogen at 800 ° C in order to reduce the resistance of the Mg-doped GaN layer.

Eine LED mit einem scharfen Emissionsspektrum kann her gestellt werden, indem Elektroden auf der derartig hergestell ten Probe nach einem normalen Verfahren hergestellt werden. A LED with a sharp emission spectrum can be put forth by electrodes are made on the thus hergestell th sample after a normal method.

Beispiel 7 Example 7

Eine GaN-Pufferschicht 102 mit einer Dicke von etwa 300 Å (Substrattemperatur: 550°C, Ziehdruck: 1 Atmosphäre), eine n-Schicht 103 mit der Dicke von etwa 300 µm aus Si dotierten GaN (1100°C) und eine Schicht 104 (1500 Å) aus Si dotiertem Ga 0,8 Al 0,2 N wurden unter Verwendung von Stickstoff als dem Trägergas gezogen. A GaN buffer layer 102 with a thickness of about 300 Å (substrate temperature: 550 ° C, drawing pressure: 1 atmosphere), an n-layer 103 having the thickness of about 300 microns of Si-doped GaN (1100 ° C) and a layer 104 (1500 Å) made of Si-doped Al 0.2 Ga 0.8 N were grown using nitrogen as the carrier gas.

Dann wurde eine Leuchtschicht aus undotiertem In 0,3 Ga 0,7 N (50 Å) bei der Substrattemperatur von 800°C unter Zuführung von Stickstoff als dem Trägergas, TEG, TNI und Ammo niak jeweils in der Menge von 4 Normlitern, 0,04 Normkubikzen timetern, 0,24 Normkubikzentimetern bzw. 4 Normlitern gezogen. Then a light layer of undoped In 0.3 Ga 0.7 N (50 Å) at the substrate temperature of 800 ° C while supplying nitrogen as the carrier gas, TEG, TNI and ammo nia each in the amount of 4 standard liters, 0, 04 Normkubikzen time tern, pulled 0.24 standard cubic centimeters or 4 standard liters.

Ferner wurde eine Schutzschicht 106 (300 Å) aus undo tiertem Ga 0,8 Al 0,2 N bei der gleichen Temperatur unter Zuführung von TEG, TEA und Ammoniak jeweils in der Menge von 0,032 Norm kubikzentimetern, 0,008 Normkubikzentimetern bzw. Normlitern gezogen. Further, a protective layer was 106 (300 Å) cubic centimeters of undo tiertem Ga 0.8 Al 0.2 N at the same temperature while supplying TEG, TEA and ammonia each in the amount of 0.032 standard pulled 0.008 standard cubic centimeters or standard liters.

Nach dem Ziehen der Schutzschicht 106 wurde die Tempe ratur des Substrats auf 1100°C erhöht, und eine p-Schicht 107 (5000 Å) aus Mg-dotiertem GaN wurde gezogen. After drawing, the protective layer 106, the tempering temperature of the substrate was increased to 1100 ° C, and a p-layer 107 (5000 Å) made of Mg-doped GaN was drawn. Die derartig her gestellte Probe wurde in Stickstoff bei 800°C unter 1 Atmo sphäre für 20 min wärmebehandelt, um den Widerstand der Mg dotierten Schicht herabzusetzen. The thus forth Asked sample was in nitrogen at 800 ° C under 1 atmos phere for 20 min heat-treated to reduce the resistance of the Mg-doped layer.

Bei einem normalen Verfahren wurden Elektroden auf der derartig hergestellten Probe ausgebildet, damit eine lichte mittierende Vorrichtung entsteht. In a normal procedure, electrodes were formed on the sample produced in this manner, so that a clear mittierende device is formed. Eine Ni-Au-Legierung wurde als die p-Elektrode verwendet, und Al wurde als die n- Elektrode verwendet. A Ni-Au alloy is used as the p-electrode, and Al was used as the n-electrode. Ein Strom (20 mA) wurde in Vorwärtsrich tung durch die lichtemittierende Vorrichtung geleitet. A current (20 mA) was passed in the forward direction by Rich the light emitting device. Im Er gebnis emittierte sie klares blaues Licht. In the result it clear they emitted blue light. Eine Mittenwellen länge einer Emissionsspitze betrug 4800 Å. A mid-length waves an emission peak was 4800 Å.

Auf die gleiche Weise, wie im oben genannten Beispiel beschrieben, wurde mit Ausnahme der Verwendung von undotiertem GaN als Grundschicht 4 eine Probe hergestellt. In the same manner as described in the above example, a sample was prepared except for the use of undoped GaN layer as the base 4.

Die derartig hergestellte Probe wurde bewertet. The sample thus produced was evaluated. Im Er gebnis betrug eine Lumineszenzwellenlänge 4500 Å bei 20 mA. In a luminescence wavelength 4500 Å result he was at 20 mA.

Auf die gleiche Weise, wie im oben genannten Beispiel beschrieben, wurde eine Supergitterstruktur, bei der undotier tes GaN (1100°C), eine undotierte aktive InGaN-Schicht (800°C) und eine undotierte GaAlN-Schutzschicht (die gleiche Temperatur) aufeinandergeschichtet wurden, hergestellt und ein Gitterabbild wurde unter Verwendung eines Elektronenmikroskops beobachtet. In the same manner as in the above example, a superlattice structure in which undotier TES GaN (1100 ° C), an undoped active InGaN layer (800 ° C) and a non-doped GaAlN-protective layer (the same temperature) piled were prepared and a lattice image was observed using an electron microscope. Im Ergebnis wurde keine Ausbildung einer Fehlan passungsversetzung auf den Grenzflächen der Leuchtschicht be obachtet. As a result, no formation of a Fehlan was passungsversetzung on the interfaces of the light-emitting layer be observed. Da die Gitterkonstante von InGaN größer ist als die von GaN, ist keine Fehlanpassungsversetzung vor und nach der Supergitterstruktur ausgebildet worden. Since the lattice constant of InGaN is larger than that of GaN, is no misfit dislocation and has been formed by the superlattice structure. Deshalb besteht Klar heit, daß eine Druckbelastung auf die InGaN-Schicht in der Grenzflächenrichtung ausgeübt wird. Therefore, there is clear unit, that a compression load is applied to the InGaN layer in the interface direction.

Beispiel 8 Example 8

Auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 7 beschrieben, wurde mit Ausnahme des Ziehens von undotiertem GaN anstelle von Si-dotiertem n-Ga 0,8 Al 0,2 N und des Ziehens von n- Ga 0,6 Al 0,4 N (600 Å) bei 800°C als der Grundschicht 104 unter Verwendung von Stickstoff als dem Trägergas eine Probe herge stellt, und dann wurde die Probe auf die gleiche Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, bewertet. In the same manner as described in Example 7, except for the pulling of undoped GaN in place of Si-doped n-Al 0.2 Ga 0.8 N and the pulling of n Ga 0.6 Al 0.4 N (600 Å) at 800 ° C a sample is Herge than the base layer 104 using nitrogen as the carrier gas, and then the sample in the same manner as described in Example 1, evaluated. Im Ergebnis wurde beobach tet, daß sie klares grünes Licht emittiert. As a result, observation was switched to emit clear green light. Die Lumineszenz wellenlänge bei 1 mA betrug 5200 Å. The luminescence wavelength at 1 mA was 5200 Å.

Der erfindungsgemäße III-V-Verbindungshalbleiter hat hohe Kristallinität und hohe Qualität, und eine lichtemittie rende Vorrichtung, die diesen verwendet, hat eine hohe Licht ausbeute, und ihr industrieller Wert ist groß. The invention III-V compound semiconductor has high crystallinity and high quality, and a lichtemittie-saving device that uses it has a high light yield, and its industrial value is great.

Die lichtemittierende Vorrichtung, die den erfindungs gemäßen III-V-Verbindungshalbleiter verwendet, kann die Aus bildung einer Fehlanpassungsversetzung auf der Grenzfläche der Leuchtschicht verhindern und Licht mit einer längeren Wellen länge auf einfache Weise emittieren. The light emitting device that uses the Invention according to III-V compound semiconductor, the formation of a misfit dislocation from the interface to prevent the luminescent layer and emit light having a longer wave length in a simple manner. Deshalb kann die Lumines zenzwellenlänge auf einfache Weise in dem breiten Bereich wei tergeleitet werden, und ihr industrieller Wert ist groß. Therefore, the Lumines can zenzwellenlänge easily in the broad range are forwarded wei, and their industrial value is great.

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